【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源车辆热管理，尤其涉及电池温度预测、分布式电池热管理系统及分级调控方法。
技术介绍
1、动力电池作为电动汽车的核心部件，决定着整车的续驶里程、动力性能以及安全可靠等关键指标。因载重较高、路况复杂，电动重型商用车一般匹配大型化、成组化的锂离子动力电池。由于锂离子电池的电化学体系对温度敏感，高温时影响性能的稳定性，低温时造成性能的衰退，锂离子电池需要工作在20～35℃的适宜温度范围，商用车的应用场景，要求动力电池系统充电在0～55℃、放电在-20～60℃范围内处于可运行状态，因此，为保证性能、寿命、安全，电池的热管理系统设计对于整车而言至关重要。
2、针对商用车的大电量需求，目前常见的动力电池系统布置方式包括：后置(驾驶室后方车架纵梁之上)、侧置(车架左右纵梁外侧)和内置(车架纵梁内侧)。此外，商用车的电池系统一般由多支路的串联成组电池箱体组合而成；多域的布置方案和庞大的电池组成给保证所有电池长时间工作在合理温度范围提出较大的挑战。当前采用单一的管路阀门系统并依靠电池表面温度作为控制指标，存在控制精度低、温度调节滞后、运行能耗高的问题，难以满足商用车的电池热管理系统需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足从而提供电池温度预测、分布式电池热管理系统及分级调控方法。
2、本专利技术是采用如下技术方案来实现的：
3、电池温度预测、分布式电池热管理系统，包括电热耦合模型及分布式电池热管理系统，所述分布式电池热管理系统根
4、等效电路计算模块，所述等效电路计算模块根据等效电路模型、充放电电流和电池内部平均温度输出电池电路模型参数、电池开路电压、电池电压、荷电状态；
5、电池热模型计算模块，由电池开路电压、电池电压、充放电电流、荷电状态、环境温度、电池几何参数、电池热学参数输出预测的电池内部温度。
6、进一步的，所述等效电路模型为二阶等效电路模型，包括开路电压源uoc、串联电阻ro、第一极化电阻r1、第一极化电容c1、第二极化电阻r2和第二极化电容c2，等效电路模型公式为：
7、
8、其中，v1为第一极化电阻的电压，v2为第二极化电阻的电压，ul为电池电压，il为电池电流、soc为电池荷电状态，qn为电池容量。
9、进一步的，所述电池电路模型参数基于锂离子电池在设定温度、电流下的充放电数据和混合动力脉冲特性测试数据拟合获取作为初值，并利用滑动窗口观测获得的数据集通过最小二乘算法进行自适应识别校准更新。
10、进一步的，所述电池热模型计算模块为具有内热源的稳态传热模型，包括电池产热模型、电池中心到电池表面的热传导模型、电池表面与电池环境之间的热对流模型，其中所述电池热模型包括可逆热模型及不可逆热模型，可逆热模型及不可逆热模型的表达式为：
11、
12、式中，qrev为可逆热，qirr为不可逆热，il为电流，t为环境温度，uoc为开路电压，ul为电池电压。
13、所述电池中心到电池表面的热传导模型、电池表面与电池环境之间的热对流模型的表达式为：
14、
15、其中，cc、rc为电池中心到电池表面热传导过程的热容和热阻，cs、rs为电池表面与电池环境之间热对流过程的热容和热阻，ta为电池环境温度，tc为电池中心温度，ts为电池环境温度。
16、进一步的，所述分布式电池热管理系统包括液冷板、管路、低温散热器、电池冷却器、冷却液循环泵、水箱、冷源、主ptc水加热器、若干副ptc水加热器、主流量调节阀及若干副流量调节阀；其中低温散热器、电池冷却器、循环水泵、主ptc水加热器及多个副ptc水加热器与整车热管理系统集成或与冷源集成。
17、一种分级调控方法，应用于如上任一所述的电池温度预测、分布式电池热管理系统，所述分布式电池热管理系统以预测的电池内部温度作为判断条件，进行低温加热模式、低温散热模式及高温制冷模式的分级调控；
18、加热时，通过主ptc加热器调节主路中的液体温度，副ptc加热器补偿各电池箱的加热需求差异；制冷时，通过主流量调节阀调节主路液体流量，副流量调节阀补偿各电池箱的冷却需求差异。
19、进一步的，当外界环境温度＜0℃时，电池包内部最小温度＜10℃时，进入低温加热模式，关闭低温散热和高温散热回路，开启加热装置、循环水泵，通过主ptc水加热器、副ptc水加热器加热冷却液，并将加热后的冷却液输送到液冷板对电池系统加热，主ptc水加热器、副ptc加热器分级调节各电池箱的温度；
20、当0℃≤外界环境温度＜30℃时，10℃≤电池包内部最大温度＜40℃时，进入低温散热模式，暂不开启空调压缩机，通过冷却液循环泵使冷却液循环，带走电池包热量，电池包热量通过低温散热器散发，降温调节时，通过主流量调节阀、副流量调节阀分级调节各电池箱的温度；
21、当外界环境温度≥30℃，电池包内部最大温度≥40℃时，进入高温制冷模式，由于温差较小，通过低温散热模式无法满足电池系统冷却，关闭低温散热器的冷却回路，开启制冷系统，此时电池冷却器吸收冷却液的热量，冷却液降温后进入液冷板对电池包进行冷却，降温调节时，通过主流量调节阀、副流量调节阀分级调节各电池箱的温度。
22、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
23、1.将电热偶合模型预测的电池内部温度作为热管理系统介入判断条件，可补偿电池自身产热影响，排除温度传感器响应偏差问题，实现准确快速调节；
24、2.分布式电池热管理系统，通过增加流量调节阀和加热器，可基于分级调节的思路，实现加热和冷却时的更精细调节，满足大电量电池系统在商用车多域布置时独立精确控制的需求。
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1.电池温度预测、分布式电池热管理系统，其特征在于，包括电热耦合模型及分布式电池热管理系统，所述分布式电池热管理系统根据所述电热耦合模型预测的电池内部温度进行调节，所述电热耦合模型包括：
2.根据权利要求1所述的电池温度预测、分布式电池热管理系统，其特征在于，所述等效电路模型为二阶等效电路模型，包括开路电压源UOC、串联电阻RO、第一极化电阻R1、第一极化电容C1、第二极化电阻R2和第二极化电容C2，等效电路模型公式为：
3.根据权利要求2所述的电池温度预测、分布式电池热管理系统，其特征在于，所述电池电路模型参数基于锂离子电池在设定温度、电流下的充放电数据和混合动力脉冲特性测试数据拟合获取作为初值，并利用滑动窗口观测获得的数据集通过最小二乘算法进行自适应识别校准更新。
4.根据权利要求3所述的电池温度预测、分布式电池热管理系统，其特征在于，所述电池热模型计算模块为具有内热源的稳态传热模型，包括电池产热模型、电池中心到电池表面的热传导模型、电池表面与电池环境之间的热对流模型，其中所述电池热模型包括可逆热模型及不可逆热模型，可逆热模型及不可逆热模型
5.根据权利要求3所述的电池温度预测、分布式电池热管理系统，其特征在于，所述分布式电池热管理系统包括液冷板、管路、低温散热器、电池冷却器、冷却液循环泵、水箱、冷源、主PTC水加热器、若干副PTC水加热器、主流量调节阀及若干副流量调节阀；其中低温散热器、电池冷却器、循环水泵、主PTC水加热器及多个副PTC水加热器与整车热管理系统集成或与冷源集成。
6.一种分级调控方法，应用于权利要求1-5任一所述的电池温度预测、分布式电池热管理系统，其特征在于，所述分布式电池热管理系统以预测的电池内部温度作为判断条件，进行低温加热模式、低温散热模式及高温制冷模式的分级调控；
7.根据权利要求6所述的分级调控方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.电池温度预测、分布式电池热管理系统，其特征在于，包括电热耦合模型及分布式电池热管理系统，所述分布式电池热管理系统根据所述电热耦合模型预测的电池内部温度进行调节，所述电热耦合模型包括：
2.根据权利要求1所述的电池温度预测、分布式电池热管理系统，其特征在于，所述等效电路模型为二阶等效电路模型，包括开路电压源uoc、串联电阻ro、第一极化电阻r1、第一极化电容c1、第二极化电阻r2和第二极化电容c2，等效电路模型公式为：
3.根据权利要求2所述的电池温度预测、分布式电池热管理系统，其特征在于，所述电池电路模型参数基于锂离子电池在设定温度、电流下的充放电数据和混合动力脉冲特性测试数据拟合获取作为初值，并利用滑动窗口观测获得的数据集通过最小二乘算法进行自适应识别校准更新。
4.根据权利要求3所述的电池温度预测、分布式电池热管理系统，其特征在于，所述电池热模型计算模块为具有内热源的稳态传热...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵政，杨志刚，张文博，谷雪松，刘刚，恒隆隆，
申请(专利权)人：陕西重型汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：
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