电芯热管理装置、电池包热管理控制方法及相关设备与流程

1.本说明书动力电池领域，更具体地说，本发明涉及一种电芯热管理装置、电池包热管理控制方法及相关设备。


背景技术：

2.当前动力锂离子电池类型分为方壳、软包、圆柱三大类。圆柱锂离子电池具有一致性好、能量密度高、以及安全性好等优点。然而，在装配成电池系统时，圆柱锂离子电池之间的空隙造成了体积利用率较低的问题，同时由于多个电芯组成的电池包中部的散热效果要比周围的散热效果差，对于整个动力电池包中的电芯都采用统一的温度控制方法的情况下，会造成局部温度过高或过低，降低动力电池包的使用寿命，严重的情况下，会导致动力电池包引发故障失火。


技术实现要素：

3.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
4.为了精准控制动力电池温度，第一方面，本技术提出一种电芯热管理装置，上述方法包括：
5.热交换柱，上述热交换柱侧面与目标电芯侧面接触，上述热交换柱设置有第一流道；
6.热交换板，上述热交换板与上述热交换连接，上述热交换板设置有第二流道，上述第二流道与上述第一流道贯通。
7.可选的，上述目标电芯为圆柱电芯，上述热交换柱的侧面为圆弧形状，上述圆弧形状对应的圆弧半径与上述目标电芯的半径的差值小于第一预设阈值。
8.可选的，每两个上述热交换柱的中心距离与上述目标电芯直径的差值小于第二预设阈值。
9.第二方面，本技术实施例提出一种电池包热管理控制方法，用于如第一方面所述的电芯热管理装置，包括：
10.获取目标电池包的温度分布信息，其中，上述目标电池包包括多个上述目标电芯；
11.基于上述温度分布信息控制每个目标电芯对应的第一流道和第二流道中换热液质量流量。
12.可选的，上述方法还包括：
13.获取目标电芯对应的第一流道换热液流入温度和第一流道换热液流出温度；
14.基于上述第一流道换热液流入温度和第一流道换热液流出温度获取换热液温度差；
15.根据上述换热液温度差获取上述温度分布信息。
16.可选的，上述方法还包括：
17.基于上述温度分布信息控制每个目标电芯对应的上述第一流道换热液流入温度。
18.可选的，上述方法还包括：
19.在第一目标电芯对应的上述第一流道换热液流出温度与第二目标电芯对应的上述第一流道换热液流入温度的温差小于或等于预设温度的情况下，控制上述第一目标电芯的第一流道出口与上述第二目标电芯的第二流道出口连通。
20.第三方面，本发明还提出一种电池包热管理控制装置，包括：
21.获取单元，用于获取目标电池包的温度分布信息，其中，上述目标电池包包括多个上述目标电芯；
22.控制单元，用于基于上述温度分布信息控制每个目标电芯对应的第一流道和第二流道中换热液质量流量。
23.第三方面，一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上述的第二方面任一项的电池包热管理控制方法的步骤。
24.第四方面，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现第二方面上述任一项的电池包热管理控制方法。
25.综上，本技术实施例提出的一种电池包热管理控制方法包括：热交换柱，上述热交换柱侧面与目标电芯侧面接触，上述热交换柱设置有第一流道；热交换板，上述热交换板与上述热交换连接，上述热交换板设置有第二流道，上述第二流道与上述第一流道贯通。本技术实施例提供的电芯热管理装置，通过设置在每组电芯缝隙中的热交换柱与目标电芯接触完成热量交互，并通过流经热交换板中第一流道和热交换柱中的第二流道中的换热液带走热量，从而实现每组电芯分别控制，能够达到精准控制动力电池包温度的效果，由于增加了电芯高度方向上的热管理功能，从而具有更高的热管理效率以及更小的温度梯度，节省热交换需要的额外功率消耗。
26.本发明的电池包热管理控制方法，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
27.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
28.图1为本技术实施例提供的一种电芯热管理装置结构示意图；
29.图2为本技术实施例提供的一种电芯热管理装置与电芯配合关系示意图；
30.图3为本技术实施例提供的一种电芯热管理装置与工作状态示意图；
31.图4为本技术实施例提供的另一种电芯热管理装置与工作状态示意图；
32.图5为本技术实施例提供的一种电池包热管理控制方法流程示意图；
33.图6为本技术实施例提供的一种电池包热管理控制装置结构示意图；
34.图7为本技术实施例提供的一种电池包热管理控制方法电子设备结构示意图；
35.图1中部件名称与附图标记的对应关系为：
36.10热交换柱，101第一流道，20换热板，201第二流道。
具体实施方式
37.本技术实施例提供的电芯热管理装置，通过设置在每组电芯缝隙中的热交换柱与目标电芯接触完成热量交互，并通过流经热交换板中第一流道和热交换柱中的第二流道中的换热液带走热量，从而实现每组电芯分别控制，能够达到精准控制动力电池包温度的效果，由于增加了电芯高度方向上的热管理功能，从而具有更高的热管理效率以及更小的温度梯度，节省热交换需要的额外功率消耗。
38.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
39.请参阅图1，为本技术实施例提供的一种电芯热管理装置结构示意图，具体可以包括：
40.热交换柱10，上述热交换柱10侧面与目标电芯侧面接触，上述热交换柱10设置有第一流道101；
41.热交换板，上述热交换板与上述热交换连接，上述热交换板设置有第二流道201，上述第二流道201与上述第一流道101贯通。
42.示例性的，如图2所示(图2中只表示出四个电芯和一个热交换柱10)，每四个圆柱电芯中间会留有一定的缝隙，在使用本方法提供的电芯热管理装置时，热交换柱10是插入每四个圆柱电芯组成的缝隙中，通过热交换柱10与电芯接触，将电芯中的热量传导至热交换柱10中。如图1所示(图1中只表示出两个热交换柱10)热交换柱10中设置有第一流道101，第一流道101中有流动的换热液，换热液可以带走高温的电芯释放的热量，同时也可以在电芯温度较低时通过高温的换热液为电芯加热，从而控制电芯的温度，多个热交换柱10与热交换板固定连接，且热交换板中有多个第二流道201，第二流道201与第一流道101贯通，第一流道101和第二流道201形成的组合流道能够为换热液提供流动空间。需要说明的是，热交换柱10的数量和热交换板的面积可以根据目标电芯的数量确定。
43.如图3所示，为其中一种电芯热管理装置工作状态示意图，热交换板设置在热交换柱10的底部，通过热交换板中的其中一个第一流道101流入换热液，换热液经过其中第一流道101流入热交换柱10的第二流道201中，将电芯传入到热交换柱10中的热量带走，通过热交换板中的另一个第一流道101流出。
44.如图4所示，为另一种电芯热管理装置工作状态示意图，热交换板设置在热交换柱10的顶部，通过热交换板中的其中一个第一流道101流入换热液，换热液经过其中第一流道101流入热交换柱10的第二流道201中，将电芯传入到热交换柱10中的热量带走，通过热交
换板中的另一个第一流道101流出。需要说明的是，每组电芯(相邻的四个电芯为一组)都对应一个第一流道101和第二流道201，可以通过外设流道控制阀实现多个第一流道101连通，从而达到多组电芯温度共同控制。
45.综上，本技术实施例提供的电芯热管理装置，通过设置在每组电芯缝隙中的热交换柱10与目标电芯接触完成热量交互，并通过流经热交换板中第一流道101和热交换柱10中的第二流道201中的换热液带走热量，从而实现每组电芯分别控制，能够达到精准控制动力电池包温度的效果，由于增加了电芯高度方向上的热管理功能，从而具有更高的热管理效率以及更小的温度梯度，节省热交换需要的额外功率消耗。
46.在一些示例中，上述目标电芯为圆柱电芯，上述热交换柱10的侧面为圆弧形状，上述圆弧形状对应的圆弧半径与上述目标电芯的半径的差值小于第一预设阈值。
47.示例性的，目标电芯为圆柱电芯，为了使热交换柱10与目标电芯接触良好，将热交换柱10的侧面设置为圆弧形状，如果热交换柱10的侧面的圆弧半径大于目标电芯半径或者热交换柱10的侧面的圆弧半径小于目标电芯半径，热交换柱10与目标电芯都为线接触，只有保证圆弧形状对应的半径尽量与目标电芯的半径保持相同，即二者半径的差值小于第一预设阈值，目标电芯与热交换柱10之间形成面接触，能够有效提升热交换效率。需要说明的是，第一预设阈值为可接收误差值。
48.综上，本技术实施例提供的电芯热管理系统，将热交换柱10的侧面设置为圆弧形状，且保证圆弧半径与目标电芯的半径的差值小于第一预设阈值，从而可以保证热交换柱10的侧面与电芯的侧面充分接触，提升热交换效率。
49.在一些示例中，每两个上述热交换柱10的中心距离与上述目标电芯直径的差值小于第二预设阈值。
50.示例性的，没两个热交换柱10中间形成的孔隙会夹住一个目标电芯，控制热交换柱10的中心距离与目标电芯直径尽量一致，即保证热交换柱10的中心距离与目标电芯直径的差值小于第二预设阈值，可以有效保证热交换柱10与电芯之间的孔隙距离，使热交换柱10与电芯良好贴合。需要说明的是，第二预设阈值为可接收误差值。
51.综上，本技术实施例提供的电芯热管理系统，通过保证交换柱的中心距离与上述目标电芯直径的差值小于第二预设阈值，可以有效控制电芯与热交换柱10间的缝隙大小，在确保能够顺利将热交换柱10插入每组目标电芯的缝隙的前提下，尽量减小电芯与热交换柱10之间缝隙的大小，从而确保热交换柱10与目标电芯接触良好，提升热交换效率。
52.第二方面，本技术实施例提出一种电池包热管理控制方法，用于如第一方面所述的电芯热管理装置，包括：
53.s110、获取目标电池包的温度分布信息，其中，上述目标电池包包括多个上述目标电芯；
54.示例性的，目标电池包是由多个目标电芯组成的，由于电芯之间是紧密排列的，处于电池包芯部的目标电芯的温度受周围电芯温度叠加的作用，通常在工作的情况下，芯部的温度要高于周部的温度，可以通过温度传感器获取每个目标电芯或不同区域电芯的温度，从而获取目标电池包的温度分布信息，温度分布信息即为电池包不同区域对应的温度，可以根据控制需求确定区域划分的精细程度。
55.s120、基于上述温度分布信息控制每个目标电芯对应的第一流道和第二流道中换
热液质量流量。
56.示例性的，根据温度分布信息控制每个目标电芯对应的第一流道和第二流道中换热液质量流量，在需要快速热交换的情况下，可以适当加大换热液的质量流量。例如a位置处电芯温度为-10℃，b位置处电芯温度为0℃，此时启动电芯加热功能，则a位置处热管理的流动介质流量开度设定值80％，b位置处热管理的流动介质流量开度设定值30％，从而实现整包内部快速温度均匀一致性的状态。又例如c位置处电芯温度为50℃，d位置处电芯温度为30℃，此时启动电芯冷却功能，则c位置处热管理的流动介质流量开度设定值70％，d位置处热管理的流动介质流量开度设定值10％，从而实现整包内部快速温度均匀一致性的状态。需要说明的是，可以在每个目标电芯对应的第一流道或第二流道或第一流道连接的外部流道中设置控制阀，通过控制控制阀的开度控制对应的质量流量。
57.综上，本技术提出的电池包热管理控制方法，通过获取电池包的温度分布信息，基于电池包不同位置的温度，控制电芯对应的流道中的换热液的质量流量，从而控制不同位置的换热效率，电池包中不同位置的电芯的温度基本一致，提升电池包的使用寿命，保证动力电池包的运行安全。
58.在一些示例中，上述方法还包括：
59.获取目标电芯对应的第一流道换热液流入温度和第一流道换热液流出温度；
60.基于上述第一流道换热液流入温度和第一流道换热液流出温度获取换热液温度差；
61.根据上述换热液温度差获取上述温度分布信息。
62.示例性的，通过直接测量目标电芯表面温度的方法确定温度分布信息，并不能很好地表征电芯的整体温度，本技术实施例提出的方法目标电芯的温度可以通过获取流入的换热液与流出的换热液温度的差值(即换热液温度差)确定，如果换热液温度差较大，则该目标电芯的温度与目标温度相差较大，如果换热液温度差较小，则该目标电芯的温度与目标温度基本一致，可以控制换热液温度差较大的目标电芯对应的换热液的质量流量变大，从而加快换热，达到控制电池包不同位置目标电芯温度基本一致的目的。
63.综上，本技术实施例提供的电池包热管理控制方法，根据第一流道换热液流入温度和流出温度获取换热液温度差，根据换热液温度差获得温度分布信息，能够更为准确表征不同电芯的热量分布，从而更为精准控制不同区域目标电芯对应的换热液质量流量，达到精确控制温度的效果。
64.在一些示例中，上述方法还包括：
65.基于上述温度分布信息控制每个目标电芯对应的上述第一流道换热液流入温度。
66.示例性的，单纯控制不同的目标电芯对应的换热液的质量流量的方法可以用于温差不大的动力电池包中的温度控制，当动力电池包中的不同区域温度差值较大的情况下，可以通过同时控制不同位置目标电芯对应输入的第一流道中的换热液的温度，做到大温度差下的动力电池温度控制。通过同时控制输入温度和质量流量的方法，可以做到大温差下动力电池温度精准控制。
67.在一些示例中，上述方法还包括：
68.在第一目标电芯对应的上述第一流道换热液流出温度与第二目标电芯对应的上述第一流道换热液流入温度的温差小于或等于预设温度的情况下，控制上述第一目标电芯
的第一流道出口与上述第二目标电芯的第二流道出口连通。
69.示例性的，第一目标电芯和第二目标电芯为电池包中不同位置的目标电芯，如果第二目标电芯所需的换热液温度与为第一目标电芯换热后的换热液温度相差不大的情况下，可以控制第一目标电芯对应的第一流道和第二目标电芯对应的第一流道连通使第一目标电芯流出的换热液直接用于第二目标电芯温度控制，换热液无需再流入给换热液加热的装置或给换热液冷却的装置，减少换热液在换热系统中的流经距离，避免热量散失，能够节省控制电池温度是所需能量。
70.综上，本技术实施例提供的电池包热管理控制方法，在第一目标电芯对应的第一流道换热液流出温度与第二目标电芯对应的第二流道换热液流入温度相差不大的情况下，直接控制第一目标电芯与第二目标电芯对应的第一流道连通，减少换热液在换热系统中的流经距离，避免热量散失，能够节省控制电池温度是所需能量。
71.请参阅图6，本技术实施例中电池包热管理控制装置的一个实施例，可以包括：
72.获取单元31，用于获取目标电池包的温度分布信息，其中，上述目标电池包包括多个上述目标电芯；
73.控制单元32，用于基于上述温度分布信息控制每个目标电芯对应的第一流道和第二流道中换热液质量流量。
74.如图7所示，本技术实施例还提供一种电子设备300，包括存储器310、处理器320及存储在存储器320上并可在处理器上运行的计算机程序311，处理器320执行计算机程序311时实现下述电池包热管理控制方法，包括：
75.获取目标电池包的温度分布信息，其中，上述目标电池包包括多个上述目标电芯；
76.基于上述温度分布信息控制每个目标电芯对应的第一流道和第二流道中换热液质量流量。
77.在一些实施方式中，上述方法还包括：
78.获取目标电芯对应的第一流道换热液流入温度和第一流道换热液流出温度；
79.基于上述第一流道换热液流入温度和第一流道换热液流出温度获取换热液温度差；
80.根据上述换热液温度差获取上述温度分布信息。
81.在一些实施方式中，上述方法还包括：
82.基于上述温度分布信息控制每个目标电芯对应的上述第一流道换热液流入温度。
83.在一些实施方式中，上述方法还包括：
84.在第一目标电芯对应的上述第一流道换热液流出温度与第二目标电芯对应的上述第一流道换热液流入温度的温差小于或等于预设温度的情况下，控制上述第一目标电芯的第一流道出口与上述第二目标电芯的第二流道出口连通。
85.由于本实施例所介绍的电子设备为实施本技术实施例中一种电池包热管理控制装置所采用的设备，故而基于本技术实施例中所介绍的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本技术实施例中的方法不再详细介绍，只要本领域所属技术人员实施本技术实施例中的方法所采用的设备，都属于本技术所欲保护的范围。
86.在具体实施过程中，该计算机程序311被处理器执行时可以实现图5对应的实施例
中任一实施方式。
87.需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
88.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
89.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
90.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
91.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
92.本技术实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机软件指令，当计算机软件指令在处理设备上运行时，使得处理设备执行如图5对应实施例中的电池包热管理控制方法的流程。
93.计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，ssd))等。
94.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
95.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，
仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
96.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
97.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
98.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
99.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。