锂离子电池热管理策略优化方法、装置、设备及介质

1.本发明涉及锂离子电池热管理技术领域，具体涉及一种锂离子电池热管理策略优化方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.锂离子电池因高能量密度、长循环寿命、低自放电率和记忆效应等优点，被广泛应用于储能电站和电动汽车等行业中。然而，随着能量密度和充放电倍率不断提升，锂离子电池产热和热积蓄问题越加严重。过高的温度不仅加快电池老化，还可能引发电池热失控。单个电池或电池模组中温度不一致将导致电池老化不一致，存在过充和过放风险。因此，需设计高效的热管理系统将电池模组的温度和温度均匀性控制在安全范围以内。
3.为保证热管理系统的控温效果，现有技术中采用基于相变材料和液冷技术结合的混合式热管理系统。但持续性地启动液冷系统、单一地改变冷却剂温度、流量并不能有效缓解电池模组温度分布不均匀的问题，还会增大系统功耗。
4.因此，急需提供一种锂离子电池热管理策略优化方法、装置、设备及介质，用以解决现有技术中存在的无法有效缓解温度分布不均匀以及系统能耗较大的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种锂离子电池热管理策略优化方法、装置、设备及介质，用以解决现有技术中存在的无法有效缓解温度分布不均匀以及系统能耗较大的技术问题。
6.一方面，本发明提供了一种锂离子电池热管理策略优化方法，包括：
7.获取锂离子电池模组中多个温度测点的多个温度值，并根据所述多个温度值确定最大温度以及最大温度差；
8.当所述最大温度小于或等于温度阈值且所述最大温度差值小于或等于温度差阈值时，基于相变材料和处于非驱动状态下的冷却介质对所述锂离子电池模组进行冷却；
9.当所述最大温度大于温度阈值或所述最大温度差大于温度差阈值时，基于所述锂离子电池模组的环境温度、散热需求以及所述相变材料的相变温度确定处于驱动状态下的所述冷却介质的可控参数的取值范围，并确定多目标参数，基于所述多目标参数建立综合评价模型，根据所述取值范围以及综合评价模型确定目标可控参数组合；基于所述目标可控参数组合对所述锂离子电池模组进行冷却。
10.在一些可能的实现方式中，所述可控参数包括冷却介质进口温度、冷却介质流速以及所述冷却介质的驱动时间。
11.在一些可能的实现方式中，所述根据所述取值范围以及综合评价模型确定目标可控参数组合，包括：
12.根据所述取值范围生成多组可控参数组合；
13.根据所述综合评价模型确定所述多组可控参数组合中各可控参数组合对应的综合评价值；
14.根据所述综合评价值从所述多组可控参数组合中确定所述目标可控参数组合。
15.在一些可能的实现方式中，所述多目标参数包括目标最大温度、目标最大温度差、目标放电容量以及目标系统能耗。
16.在一些可能的实现方式中，所述综合评价模型为：
17.eue＝α
·
tep
18.tep＝th
·
η
19.th＝th1·
th2[0020][0021][0022][0023][0024]
式中，eue为能量利用效率系数；α为能量消耗因子；tep为热电性能系数；th为热性能因子；η为电性能因子；th1为温度因子；th2为温度均匀性因子；t
max
为最大温度；tm为锂离子电池模组理想工作温度上限；t
ref
为温度阈值；δt
max
为最大温度差；δt
ref
为温度差阈值；c
discharge
为锂离子电池模组的实际放电容量；c
nominal
为锂离子电池模组的标称放电容量；w为锂离子电池模组的总能量；w'为使所述冷却介质处于驱动状态下的能耗；q为改变冷却介质进口温度的能耗。
[0025]
在一些可能的实现方式中，所述相变材料的相变温度包括相变温度下限和相变温度上限；所述冷却介质的驱动时间的取值范围包括第一驱动时间、第二驱动时间、第三驱动时间以及第四驱动时间，所述第一驱动时间为所述锂离子电池模组的放电起始时间点，所述第二驱动时间为所述最大温度大于或等于所述相变温度下限，且小于所述相变温度上限的相变初期时间点，所述第三驱动时间为所述最大温度大于或等于相变温度上限且所述锂离子电池模组的最小温度小于相变温度上限的相变末期时间点，所述第四驱动时间为所述最小温度大于或等于相变温度上限的完全相变期时间点。
[0026]
在一些可能的实现方式中，所述温度阈值为50℃，所述温度差阈值为5℃。
[0027]
另一方面，本发明还提供了一种锂离子电池热管理策略优化装置，包括：
[0028]
参数获取单元，用于获取锂离子电池模组中多个温度测点的多个温度值，并根据所述多个温度值确定最大温度以及最大温度差；
[0029]
被动冷却单元，用于当所述最大温度小于或等于温度阈值且所述最大温度差值小于或等于温度差阈值时，基于相变材料和处于非驱动状态下的冷却介质对所述锂离子电池模组进行冷却；
[0030]
主动冷却单元，用于当所述最大温度大于温度阈值或所述最大温度差大于温度差阈值时，基于所述锂离子电池模组的环境温度、散热需求以及所述相变材料的相变温度确定处于驱动状态下的所述冷却介质的可控参数的取值范围，并确定多目标参数，基于所述多目标参数建立综合评价模型，根据所述取值范围以及综合评价模型确定目标可控参数组合；基于所述目标可控参数组合对所述锂离子电池模组进行冷却
[0031]
另一方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，
[0032]
所述存储器，用于存储程序；
[0033]
所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述任意一种实现方式中所述的锂离子电池热管理策略优化方法中的步骤。
[0034]
另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时能够实现上述任意一种实现方式中所述的锂离子电池热管理策略优化方法中的步骤。
[0035]
采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的锂离子电池热管理策略优化方法，根据最大温度、最大温度差与温度阈值和温度差阈值的关系，确定是基于相变材料和处于非驱动状态下的冷却介质对锂离子电池模组进行冷却还是基于处于驱动状态下的冷却介质和相变材料对锂离子电池模组进行冷却，可降低使冷却介质处于驱动状态下的时间，从而可降低能耗。
[0036]
进一步地，本发明基于多目标参数建立综合评价模型，根据取值范围以及综合评价模型确定目标可控参数组合；基于目标可控参数组合对锂离子电池模组进行冷却，可优化可控参数，进一步降低能耗。
[0037]
更进一步地，本发明将最大温度和最大温度差作为评判标准，可提高锂离子电池模组的温度均匀性，从而可进一步提高锂离子电池模组的安全性。
附图说明
[0038]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]
图1为本发明提供的锂离子电池热管理策略优化方法的一个实施例流程示意图；
[0040]
图2为本发明图1中s103的一个实施例流程示意图；
[0041]
图3为本发明提供的锂离子电池热管理策略优化装置的一个实施例结构示意图；
[0042]
图4为本发明提供的电子设备的一个实施例结构示意图。
具体实施方式
[0043]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044]
应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本发明中使用的流程图示出了根据本发明的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本发明内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
[0045]
附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器系统和/或微控制器系统中实现这些功能实体。
[0046]
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0047]
本发明实施例提供了一种锂离子电池热管理策略优化方法、装置、设备及介质，以下分别进行说明。
[0048]
图1为本发明提供的锂离子电池热管理策略优化方法的一个实施例流程示意图，如图1所示，锂离子电池热管理策略优化方法包括：
[0049]
s101、获取锂离子电池模组中多个温度测点的多个温度值，并根据多个温度值确定最大温度以及最大温度差；
[0050]
s102、当最大温度小于或等于温度阈值且最大温度差值小于或等于温度差阈值时，基于相变材料和处于非驱动状态下的冷却介质对锂离子电池模组进行冷却；
[0051]
s103、当最大温度大于温度阈值或最大温度差大于温度差阈值时，基于锂离子电池模组的环境温度、散热需求以及相变材料的相变温度确定处于驱动状态下的冷却介质的可控参数的取值范围，并确定多目标参数，基于多目标参数建立综合评价模型，根据取值范围以及综合评价模型确定目标可控参数组合；基于目标可控参数组合对锂离子电池模组进行冷却。
[0052]
与现有技术相比，本发明实施例提供的锂离子电池热管理策略优化方法，根据最大温度、最大温度差与温度阈值和温度差阈值的关系，确定是基于相变材料和处于非驱动状态下的冷却介质对锂离子电池模组进行冷却还是基于处于驱动状态下的冷却介质和相变材料对锂离子电池模组进行冷却，可降低使冷却介质处于驱动状态下的时间，从而可降低能耗。
[0053]
进一步地，本发明实施例基于多目标参数建立综合评价模型，根据取值范围以及综合评价模型确定目标可控参数组合；基于目标可控参数组合对锂离子电池模组进行冷却，可优化可控参数，进一步降低能耗。
[0054]
更进一步地，本发明实施例将最大温度和最大温度差作为评判标准，可提高锂离
子电池模组的温度均匀性，从而可进一步提高锂离子电池模组的安全性。
[0055]
需要说明的是：非驱动状态指的是没有驱动机构参与，冷却介质位于液冷管中基本不流动，流速接近0的状态。驱动状态指的是有驱动机构参与，驱动机构驱动液冷管中的冷却介质流动，冷却介质流速较大的状态。也即：非驱动状态指的是基于液冷管、相变材料对锂离子电池模组进行冷却的被动冷却策略，驱动状态指的是基于液冷管、相变材料和驱动机构对锂离子电池模组进行冷却的主动冷却策略。
[0056]
应当理解的是：驱动机构可以为泵。
[0057]
在本发明的一些实施例中，步骤s103中的可控参数包括冷却介质进口温度、冷却介质流速以及冷却介质的驱动时间。
[0058]
具体地，冷却介质的驱动时间即为驱动机构的启动时间。
[0059]
在本发明的一些实施例中，如图2所示，步骤s103中的根据取值范围以及综合评价模型确定目标可控参数组合，包括：
[0060]
s201、根据取值范围生成多组可控参数组合；
[0061]
s202、根据综合评价模型确定多组可控参数组合中各可控参数组合对应的综合评价值；
[0062]
s203、根据综合评价值从多组可控参数组合中确定目标可控参数组合。
[0063]
在本发明的具体实施例中，步骤s201为：基于正交试验方法，根据取值范围生成多组可控参数组合。
[0064]
在本发明的一些实施例中，多目标参数包括目标最大温度、目标最大温度差、目标放电容量以及目标系统能耗。
[0065]
本发明实施例通过将目标最大温度、目标最大温度差、目标放电容量以及目标系统能耗作为多目标参数建立综合评价模型，不仅考虑了锂离子电池过热风险，还考虑了锂离子电池在放电过程中的性能和电池热管理系统的能量利用效率。可实现在确保锂离子电池的电池温度、温度均匀性的同时，最大化能量利用率，降低能耗。
[0066]
在本发明的一些实施例中，步骤s102中的冷却介质进口温度的取值范围为20℃-35℃。
[0067]
冷却介质流速的取值范围为10ml/min-100ml/min。
[0068]
相变材料的相变温度包括相变温度下限和相变温度上限；则冷却介质的驱动时间的取值范围包括第一驱动时间、第二驱动时间、第三驱动时间以及第四驱动时间，第一驱动时间为锂离子电池模组放电起始时间点，第二驱动时间为最大温度大于或等于相变材料的相变温度下限，且小于相变材料的相变温度上限的相变初期时间点，第三驱动时间为最大温度大于或等于相变温度上限且锂离子电池模组的最小温度小于相变温度上限的相变末期时间点，第四驱动时间为最小温度大于或等于相变温度上限的完全相变期时间点。
[0069]
其中，步骤s201具体为：基于预设的步长将上述冷却介质进口温度和冷却介质流速离散化，获得多个离散值，基于多个离散值和泵送系统的四个驱动时间进行正交，生成多组可控参数组合。
[0070]
需要说明的是：可控参数的取值范围以及步长可根据实际情况进行调整，在此不做一一赘述。
[0071]
在本发明的一些实施例中，步骤s202中的综合评价模型为：
[0072]
eue＝α
·
tep
[0073]
tep＝th
·
η
[0074]
th＝th1·
th2[0075][0076][0077][0078][0079]
式中，eue为能量利用效率系数；α为能量消耗因子；tep为热电性能系数；th为热性能因子；η为电性能因子；th1为温度因子；th2为温度均匀性因子；t
max
为最大温度；tm为锂离子电池模组理想工作温度上限；t
ref
为温度阈值；δt
max
为最大温度差；δt
ref
为温度差阈值；c
discharge
为锂离子电池模组的实际放电容量；c
nominal
为锂离子电池模组的标称放电容量；w为锂离子电池模组的总能量；w'为使冷却介质处于驱动状态下的能耗；q为改变冷却介质进口温度的能耗。
[0080]
应当理解的是：步骤s203具体为：选取综合评价值最高的可控参数组合作为目标可控参数组合。
[0081]
在本发明的具体实施例中，温度阈值为50℃，温度差阈值为5℃，锂离子电池模组理想工作温度上限为40℃。
[0082]
应当理解的是：在实际应用中，温度阈值、温度差阈值以及锂离子电池模组理想工作温度上限可根据实际工况进行调整，在此不做一一赘述。
[0083]
为了更好实施本发明实施例中的锂离子电池热管理策略优化方法，在锂离子电池热管理策略优化方法基础之上，对应的，本发明实施例还提供了一种锂离子电池热管理策略优化装置，如图3所示，锂离子电池热管理策略优化装置300包括：
[0084]
参数获取单元301，用于获取锂离子电池模组中多个温度测点的多个温度值，并根
据多个温度值确定最大温度以及最大温度差；
[0085]
被动冷却单元302，用于当最大温度小于或等于温度阈值且最大温度差值小于或等于温度差阈值时，基于相变材料和处于非驱动状态下的冷却介质对锂离子电池模组进行冷却；
[0086]
主动冷却单元303，用于当最大温度大于温度阈值或最大温度差大于温度差阈值时，基于锂离子电池模组的环境温度、散热需求以及相变材料的相变温度确定处于驱动状态下的冷却介质的可控参数的取值范围，并确定多目标参数，基于多目标参数建立综合评价模型，根据取值范围以及综合评价模型确定目标可控参数组合；基于目标可控参数组合对锂离子电池模组进行冷却。
[0087]
上述实施例提供的锂离子电池热管理策略优化装置300可实现上述锂离子电池热管理策略优化方法实施例中描述的技术方案，上述各模块或单元具体实现的原理可参见上述锂离子电池热管理策略优化方法实施例中的相应内容，此处不再赘述。
[0088]
如图4所示，本发明还相应提供了一种电子设备400。该电子设备400包括处理器401、存储器402及显示器403。图4仅示出了电子设备400的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
[0089]
处理器401在一些实施例中可以是一中央处理器(central processing unit，cpu)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器402中存储的程序代码或处理数据，例如本发明中的锂离子电池热管理策略优化方法。
[0090]
在一些实施例中，处理器401可以是单个服务器或服务器组。服务器组可为集中式或分布式的。在一些实施例中，处理器401可为本地的或远程的。在一些实施例中，处理器401可实施于云平台。在一实施例中，云平台可包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、内部间、多重云等，或以上的任意组合。
[0091]
存储器402在一些实施例中可以是电子设备400的内部存储单元，例如电子设备400的硬盘或内存。存储器402在另一些实施例中也可以是电子设备400的外部存储设备，例如电子设备400上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。
[0092]
进一步地，存储器402还可既包括电子设备400的内部储存单元也包括外部存储设备。存储器402用于存储安装电子设备400的应用软件及各类数据。
[0093]
显示器403在一些实施例中可以是led显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled(organic light-emitting diode，有机发光二极管)触摸器等。显示器403用于显示在电子设备400的信息以及用于显示可视化的用户界面。电子设备400的部件401-403通过系统总线相互通信。
[0094]
在一实施例中，当处理器401执行存储器402中的锂离子电池热管理策略优化程序时，可实现以下步骤：
[0095]
获取锂离子电池模组中多个温度测点的多个温度值，并根据多个温度值确定最大温度以及最大温度差；
[0096]
当最大温度小于或等于温度阈值且最大温度差值小于或等于温度差阈值时，基于相变材料和处于非驱动状态下的冷却介质对锂离子电池模组进行冷却；
[0097]
当最大温度大于温度阈值或最大温度差大于温度差阈值时，基于锂离子电池模组
的环境温度、散热需求以及相变材料的相变温度确定处于驱动状态下的冷却介质的可控参数的取值范围，并确定多目标参数，基于多目标参数建立综合评价模型，根据取值范围以及综合评价模型确定目标可控参数组合；基于目标可控参数组合对锂离子电池模组进行冷却。
[0098]
应当理解的是：处理器401在执行存储器402中的锂离子电池热管理策略优化程序时，除了上面的功能之外，还可实现其它功能，具体可参见前面相应方法实施例的描述。
[0099]
进一步地，本发明实施例对提及的电子设备400的类型不做具体限定，电子设备400可以为手机、平板电脑、个人数字助理(personal digitalassistant，pda)、可穿戴设备、膝上型计算机(laptop)等便携式电子设备。便携式电子设备的示例性实施例包括但不限于搭载ios、android、microsoft或者其他操作系统的便携式电子设备。上述便携式电子设备也可以是其他便携式电子设备，诸如具有触敏表面(例如触控面板)的膝上型计算机(laptop)等。还应当理解的是，在本发明其他一些实施例中，电子设备400也可以不是便携式电子设备，而是具有触敏表面(例如触控面板)的台式计算机。
[0100]
相应地，本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储计算机可读取的程序或指令，程序或指令被处理器执行时，能够实现上述各方法实施例提供的锂离子电池热管理策略优化方法中的步骤或功能。
[0101]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件(如处理器，控制器等)来完成，计算机程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
[0102]
以上对本发明所提供的锂离子电池热管理策略优化方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。