一种用于电动汽车的高安全性能锂离子电池热管理系统的制作方法

本发明属于电池热管理，具体的说是一种用于电动汽车的高安全性能锂离子电池热管理系统。

背景技术：

1、新能源汽车动力电池包由大量电芯密集串并联集成，电芯依托导电排、固定支架、液冷管路形成密集的结构性热传导通路，单体电芯异常温升极易沿通路扩散蔓延，电池工作温度的精准管控与热失控链式传播的有效抑制，是保障整车运行安全、延长电池循环寿命的核心技术前提。

2、当前动力电池热管理系统普遍采用液冷、风冷、相变材料吸热的被动式温控方案，整体仅依靠介质循环换热、热量外部疏导的单一模式实现电池整体均温与常规散热降温，无针对性的电芯间热链路监测与主动阻隔结构设计。

3、现有被动式热管理架构存在极端工况下防护机制缺失的底层缺陷，仅能实现热量的向外移除，无法识别电芯间细微温度梯度异常、阻断电芯之间的高导热传热情路，单体电芯触发热失控后热量会快速连锁扩散，系统无前置干预阻断手段，无法遏制热失控链式蔓延，极易引发整包电池灾难性失效，难以适配新能源汽车动力电池高安全、高可靠性的防护需求。

4、为此，本发明提供一种用于电动汽车的高安全性能锂离子电池热管理系统。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种用于电动汽车的高安全性能锂离子电池热管理系统，包括多维温度感知模块、热失控传播阻断模块、主动冷却调控模块以及热隔离屏障管理模块构成的处理链路；

3、一种用于电动汽车的高安全性能锂离子电池热管理系统，所述系统包括处理链路，所述处理链路包括：

4、获取电池包内部实时温度场数据，并对所述温度场数据施加基于热风险等级的自适应采集密度调整；

5、当单一电芯表面温升速率、温度峰值及温度梯度分布触发预设的热失控临界判据时，执行热传导网络建模运算以识别从触发源向周围电芯蔓延的高风险热传导路径；

6、对识别出的所述高风险热传导路径执行阻断响应，包括驱动目标位置的隔热挡板在物理空间上切断相邻电芯之间的热传导通道；

7、以及根据所述高风险热传导路径的优先级分布输出热失控阻断状态标识。

8、优选地，所述热失控临界判据的确定包括：

9、对电芯表面温升速率、电芯与相邻电芯的温度差值、电芯电压跌落速率以及电芯内部阻抗变化特征执行多参数融合运算；

10、当所述四项指标中至少三项同时超出各自对应的阈值区间时，触发热失控状态确认。

11、优选地，所述热传导网络建模运算包括：

12、将电池包内部的热传导路径抽象为加权有向图，其中图中节点代表电芯或结构件，边权重代表热传导系数；

13、执行最大流路径计算以识别从触发源到各目标节点的热失控易传播通道集合；

14、以及根据所述最大流路径计算结果确定优先级排序的阻断目标清单。

15、优选地，所述处理链路包括：

16、获取热失控阻断状态标识与所述温度场分布信息，基于所述温度场分布信息计算各冷却分区的温度均衡度与峰值温度偏差；

17、执行多变量协同优化运算，以冷却能耗最小化为目标，以所述温度均衡度与峰值温度偏差为约束条件，计算各冷却分区的最优流量分配方案与目标温度设定值；

18、以及根据所述最优流量分配方案驱动各冷却分区的电动流量调节阀执行差异化流量调控。

19、优选地，所述多变量协同优化运算采用模型预测控制框架，该框架内部包含描述电池热动力学特性的第一性原理模型与描述冷却系统液压特性的工程经验模型；

20、在每个控制周期内滚动求解有限时域内的最优冷却控制序列；

21、以及引入温度预测机制执行前馈补偿。

22、优选地，所述阻断响应还包括：

23、获取阻断指令后驱动隔热挡板动作机构将隔热挡板从收纳位置推进至工作位置；

24、以及在隔热挡板动作到位后执行耐高温冲击验证。

25、优选地，所述处理链路包括：

26、在热失控阻断响应触发前，基于相变隔热单元的相变温度监测值判断是否需要激活相变材料执行吸热储能动作；

27、所述相变隔热单元内部填充有复合相变材料。

28、优选地，所述处理链路包括：

29、获取局部过热区域的温度数据与持续时间信息；

30、在检测到局部过热区域时，驱动布置于该区域的微型热电转换阵列执行热电转换运算以将热量转化为电能；

31、将所述转化得到的电能存储于超级电容中；

32、以及在外部供电失效时，使用所述超级电容中存储的电能驱动隔热挡板动作机构执行热失控阻断响应。

33、优选地，所述处理链路包括：

34、将所述温度场数据与热失控风险评估结果通过车载通信单元上传至云端服务器；

35、接收云端服务器基于海量电池包运行数据训练更新后下发的预警参数；

36、以及根据所述预警参数更新本地热失控临界判据的阈值区间。

37、优选地，所述处理链路包括：

38、接收云端服务器下发的远程软件升级指令与参数标定数据包；

39、执行远程软件升级以更新本地热失控判别算法单元的运算逻辑；

40、以及根据所述参数标定数据包调整多变量协同优化运算的边界条件与优化目标权重。

41、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

42、1.本发明通过多维温度感知模块构建的全覆盖分布式温度监测网络，实现了对电池包内部热状态的精细化实时感知，相较于现有技术中仅在电池模组表面布置少量温度传感器的方案，本发明能够获取反映电芯间热量传递过程的温度梯度分布数据，为热失控的早期预警与传播路径识别提供了完备的数据基础，有效解决了现有技术因感知粒度不足导致的热失控发现滞后问题。

43、2.本发明通过热失控传播阻断模块中多参数融合判据与热传导网络图论分析方法的有机结合，实现对热失控状态的可靠判定与传播路径的精确定位，该模块能够在单一电芯触发热失控后的极短时间内完成风险确认与路径分析，并向热隔离屏障管理模块输出优先级排序的阻断目标清单，这一特征使得本发明具备现有被动式热管理方案所缺乏的主动防护响应能力。

44、3.本发明通过热隔离屏障管理模块中相变隔热单元与电控阻断机构的协同工作，实现在检测到热失控传播威胁时对电芯间热传导通道的物理切断，相变隔热单元利用高潜热复合相变材料吸收局部异常热量，电控阻断机构在驱动隔热挡板动作形成物理阻隔，两种手段的叠加效应能够在极端工况下有效遏制热失控的链式传播，降低电池包发生灾难性失效的风险。

45、4.本发明通过主动冷却调控模块中基于模型预测控制框架的多变量协同控制算法，实现冷却系统能耗的精细化优化，算法在保障各电芯温度均衡与峰值温度约束的前提下，将冷却泵功耗控制在合理范围内，并通过温度预测机制实现前馈补偿，在高温环境下节约冷却能耗。