CN112186292B - 一种提高锂电池在高温下散热的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高锂电池在高温下散热的方法，涉及电池BMS技术领域。所述散热方法，包括电池组，所述电池组设置在电池PACK模组内，所述电池的下方安装有电池PACK风扇，所述电池PACK风扇与所述电池中间设置有固定架，所述电池组的上方安装有电池PACK箱，所述电池组和电池PACK箱中间设置有固定架，所述电池PACK箱的上表面设置有若干个通孔，所述电池PACK箱上表面的通孔下方对应设有若干PACK箱平口和若干PACK箱凸口，所述风扇通过所述电池PACK箱平口将空气吹向所述PACK箱凸口，将空气从PACK箱凸口所对应的通孔中流出，本发明对空气经过电池PACK箱时，PACK箱平口与PACK箱凸口间产生的压强差，实现电池内部空气较快排出。

Description

一种提高锂电池在高温下散热的方法
技术领域
本发明涉及电池BMS技术领域，具体为一种提高锂电池在高温下散热的方法。
背景技术
随着电网储能的发展，其电网储能电池组的性能很受温度影响，尤其是在高温环境下，随着温度的上升，电池组的自放电增大，使得电池组的使用寿命降低，从而引起起火爆炸等不安全事故的发生，所以需要对电池组进行散热，并且市场上多采用风冷的方式对电池组进行散热；
在对比文件CN201710882858.9中，将风冷散热模块安装在电池箱的外部，并在电池模组上安装导热件使得导热件能够朝向通孔设置，利用风冷散热模块对导热件进行吹风，从而能对电池组进行散热，但是在散热的过程中，热风并不能完全排出，会将部分热风积攒在电池模组中，无法增强空气的流速，增加散热的效果，所以，需要一种提高锂电池在高温下散热的办法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高锂电池在高温下散热的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种提高锂电池在高温下散热的方法，该方法包括以下步骤：
S1：利用温度采集模块对电池里的温度进行采集，判断温度是否达到预阙值；
S2：对电池充电时的温度进行检测，判断温度是否高于预阙值；
S3：利用风扇控制模块对电池内的温度和风扇对应的功率，进行曲线拟合来自动控制电池PACK风扇对电池组进行散热；
S4：利用远程监督模块对电池内的属性参数进行监测并控制电池PACK风扇状态；
S5：利用伯努利原理，将电池散发的热量从排风口排出。
在所述步骤S5中，利用伯努利原理将电池内部的热量排出；
根据公式：
Figure GDA0003117203260000021
其中：P为流体中某点的压强，V为流体在该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度，C是一个常量。
在所述步骤S3中，所述电池内部的温度为T，电池PACK风扇的功率为Q，利用MATLAB指令和线性最小二乘法对功率和温度的曲线进行拟合；
根据公式：
f(q)＝α1tm+α2tm-1+…αmt；
通过拟合曲线，根据电池内的不同温度来控制电池PACK风扇对电池内的温度进行散热。
一种提高锂电池在高温下散热的方法的系统，该系统包括温度采集模块、风扇控制模块和远程监督模块，所述温度采集模块用于对电池里的温度进行采集并监测，以免电池组内的温度超过预设值，所述风扇控制模块用于使用电池PACK风扇对电池里的温度进行自动散热，能够在电池组内部的温度超过预设值时，及时对电池组内高温空气进行排出，以防电池内部的高温损害电池组的性能，所述远程监督模块用于将电池内温度升高的信息反馈给用户，使得用户能够实时的了解电池组的参数属性，避免相关意外发生，所述温度采集模块、风扇控制模块与远程监督模块相连接。
所述温度采集模块包括温度采样单元和状态显示单元，所述温度采样单元用于对电池放电时产生的温度和电池充电时所产生的温度进行采集，从而能够实时了解电池的温度状况并判断是否需要利用电池PACK风扇对电池进行散热，所述状态显示单元用于对电池此时的温度状态和电池的SOC值进行显示，通过实时检测电池的SOC值，判断电池是否需要进行充电，当剩余电量低于设定值时，及时对电池组进行充电并实时检测电池组的温度，当电量高于预设值时，自动控制电池PACK风扇对电池进行散热，所述温度采样单元的输出端和状态显示单元的输入端相连接。
所述风扇控制模块包括温度更新单元和功率控制单元，所述温度更新单元用于对电池里显示的温度进行更新，判断电池内部的温度是否有所下降，所述功率控制单元用于对电池内部温度和风扇所对应功率进行曲线拟合，并利用电池PACK风扇对电池内部的温度进行自动散热，使得电池PACK风扇能够根据电池内部温度的范围来调整电池PACK风扇的功率，使得电池内部的温度能够在简短的时间范围内进行散热，所述温度更新单元的输入端和功率控制单元的输出端相连接。
所述远程监督模块包括信号显示单元和信号发送单元，所述信号显示单元用于将电池内所有的属性参数总结并发送给用户，使得用户能够实时对电池的属性参数进行了解，从而能够及时的作出防范，所述信号接收单元用于对用户可以在远程端对电池PACK风扇进行手动控制，使得控制能够更加方便便捷，当用户并没有对电池PACK风扇进行所述信号显示单元的输入端和信号接收单元的输出端相连接。
一种提高锂电池在高温下散热的方法的散热装置，包括电池组，所述电池组设置在电池PACK模组内，所述电池的下方安装有电池PACK风扇，所述电池PACK风扇与所述电池中间设置有固定架，所述电池组的上方安装有电池PACK箱，所述电池组和电池PACK箱中间设置有固定架。
优选的，所述电池PACK箱的上表面设置有若干个通孔，所述电池PACK箱上表面的通孔下方对应设有若干PACK箱平口和若干PACK箱凸口，所述电池PACK风扇通过所述电池PACK箱平口将空气吹向所述PACK箱凸口，通过PACK箱平口和PACK箱凸口间的压强，将空气从PACK箱凸口所对应的通孔中流出，根据伯努利的原理可知，风流过电池PACK上方的内表面时，电池PACK箱凸口处的压强较小，电池PACK箱平口处的压强大，因此聚集在电池内部所产生的热量，电扇会将热空气从PACK箱平口吹往电池PACK箱凸口处，从而增加电池PACK模组内的空气流动，增加散热效果。
优选的，所述固定架上设置有若干条状口，在固定架上设有若干条状口，能够使得电池在工作的过程中，将部分热量排出，增强空气流通的效果。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1.利用了伯努利原理，在同等风冷功耗的情况下，使得空气从PACK箱平口流通至PACK箱凸口，有效的将电池内部的高温空气流出，不仅增加了空气流动还增加了空气换热和散热效果；
2.利用风扇控制模块，根据电池组内的不同温度来自动调整电池PACK风扇的功率，从而将电池组内部的高温空气及时的流出，来增加空气流动效果；
3.利用温度采集模块，对电池内部的温度进行采集，根据电池的SOC值进行判定电池是否需要充电，并实时检测电池内部的温度是否超过预设值，当电池组内部的温度超过预设值时，及时控制电池PACK风扇对电池进行散热，使得空气流通效果增强。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种提高锂电池在高温下散热的方法的模块组成结构示意图；
图2是本发明一种提高锂电池在高温下散热的方法的电池PACK模组结构示意图；
图3是本发明一种提高锂电池在高温下散热的方法的电池PACK箱的组装结构示意图；
图中：1、电池组；2、电池PACK风扇；3、固定架；4、电池PACK箱；5、通孔；6、PACK箱凸口；7、PACK箱平口；8、条状口。
具体实施方式
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，本领域普通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。
请参阅图1-3，本发明提供技术方案：
一种提高锂电池在高温下散热的方法，该方法包括以下步骤：
S1：利用温度采集模块对电池组1里的温度进行采集，判断温度是否达到预阙值；
S2：对电池充电时的温度进行检测，判断温度是否高于预阙值；
S3：利用风扇控制模块对电池组1内的温度和风扇对应的功率，进行曲线拟合来自动控制电池PACK风扇2对电池组进行散热；
S4：利用远程监督模块对电池组1内的属性参数进行监测并控制电池PACK风扇2状态；
S5：利用伯努利原理，将电池组1散发的热量从排风口排出。
在所述步骤S5中，利用伯努利原理将电池内部的热量排出；
根据公式：
Figure GDA0003117203260000051
其中：P为流体中某点的压强，V为流体在该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度，C是一个常量。
在所述步骤S3中，所述电池内部的温度为T，风扇的功率为Q，利用MATLAB指令和线性最小二乘法对功率和温度的曲线进行拟合；
根据公式：
f(q)＝α1tm+α2tm-1+…αmt；
通过拟合曲线，根据电池内的不同温度来控制电池PACK风扇2对电池内的温度进行散热。
在利用MATLAB对电池、温度里的曲线进行拟合时，利用程序α＝polyfit(x,y,m)进行解析，将温度T和功率Q值代入超定方程组，从而得出相应结果并对得出的函数进行曲线拟合；
超定方程组公式Rn×mαm×1＝yn×1(m＜n)。
一种提高锂电池在高温下散热的方法的系统，该模块包括温度采集模块、风扇控制模块和远程监督模块，所述温度采集模块用于对电池组1里的温度进行采集并监测，所述风扇控制模块用于使用电池PACK风扇2对电池组1里的温度进行自动散热，所述远程监督模块用于将电池组1内温度升高的信息反馈给用户，所述温度采集模块、风扇控制模块与远程监督模块相连接。
所述温度采集模块包括温度采样单元和状态显示单元，所述温度采样单元用于对电池组1放电时产生的温度和电池组1充电时所产生的温度进行采集，所述状态显示单元用于对电池组1此时的温度状态和电池组1SOC进行显示，所述温度采样单元的输出端和状态显示单元的输入端相连接；
在温度采集模块中，利用温度感应器对电池组1内的温度以及对电池组1内部的SOC值进行采集，对采集到的温度进行监控并根据电池组的SOC值判断是否需要进行充电，当电池组1SOC值较低时，及时进行充电并实时检测充电时的温度情况，当所测量到的温度高于预设值时，状态显示单元中的红色LED灯闪烁，提示声报警，同时将信息反馈给客户，以便于客户能够及时观察电池组1的状态，以免发生危险情况；
所述风扇控制模块包括温度更新单元和功率控制单元，所述温度更新单元用于对电池组1里显示的温度进行更新，所述功率控制单元用于对电池组1内部温度和风扇所对应功率进行曲线拟合，并利用电池PACK风扇对电池内部的温度进行自动散热，所述温度更新单元的输入端和功率控制单元的输出端相连接；
利用风扇控制模块实时检测电池内部的温度，当电池组1内部的温度高于预设值时，利用功率控制单元中的功率-温度拟合曲线，在对应温度出现时，通过曲线来调整电池PACK风扇2的功率，使得电池内部的空气能够及时排出。
所述远程监督模块包括信号显示单元和信号发送单元，所述信号显示单元用于将电池内所有的属性参数总结并发送给用户，所述信号接收单元用于用户可以在远程端对电池PACK风扇2进行手动控制，所述信号显示单元的输入端和信号接收单元的输出端相连接；
利用远程监督模块，用户可以在设备上看到电池工作时的相关参数，用户可以利用信号接收单元对正在工作的电池PACK风扇2进行手动控制，提高了用户的方便程度，使得用户能时刻监督电池的状态，避免相关意外的发生。
一种提高锂电池在高温下散热的方法的散热装置，包括电池组1，所述电池组1设置在电池PACK模组内，所述电池组1的下方安装有电池PACK风扇2，可以有效保证电池PACK风扇2在工作时不会将灰尘弄脏电池组1，使得后期清理、安装电池PACK风扇2时也十分方便，所述电池PACK风扇2与所述电池组1中间设置有固定架3，所述电池组1的上方安装有电池PACK箱4，所述电池组1和电池PACK箱4中间设置有固定架3。
所述电池PACK箱4的上表面设置有若干个通孔5，所述电池PACK箱4上表面的通孔5下方对应设有若干PACK箱平口7和若干PACK箱凸口6，所述电池PACK风扇2通过所述电池PACK箱平口7将空气吹向所述PACK箱凸口6，通过PACK箱平口7和PACK箱凸口6间的压强，将空气从PACK箱凸口6所对应的通孔5中流出。
所述固定架3上设置有若干条状口8。
实施例1：在所述步骤S3中，所述电池内部的温度为T，风扇的功率为Q，利用MATLAB指令和线性最小二乘法对功率和温度的曲线进行拟合，温度和风扇所对应的功率值，如下表：
Ti 35 40 26 24.5 37.3
Qi 15 20 14 10 17
根据公式：
f(q)＝α1t2+α2t+α3；
利用MATLAB指令：
X＝20:20.1:50；
Y＝[1014151720]；
R＝[(X.^2)’X’ones(5,1)]；
α＝R/Y′；
得出计算结果：α1＝22.302，α2＝31.407，α3＝-6.318；
f(q)＝22.302t2+31.407t-6.318；
根据上述总结可得，通过已有的数据进行保存在数据库中，并利用数据库中的数据进行线性二次拟合，通过上述的函数，可以根据测出的电池组1温度来控制电池PACK风扇2对温度进行迅速通风散热。
实施例2：以下使用预设温度46℃为例，来对本发明进行详细说明：
利用温度采集模块中的温度感应器来实时对电池组内部的温度进行测量，当检测的温度超过预设值20℃时，此时状态显示单元中的红色LED灯进行闪烁，报警声开启，从而提示用户对电池组内部的温度进行关注，此时风扇控制模块判定是否需要开启电池PACK风扇2进行控制；
当风扇调整模块检测到电池组内部的温度还在不断升高时，利用功率控制单元，根据功率-温度拟合曲线，自动调整电池PACK风扇2功率来对电池组中的高温空气进行散热，使得电池组1中的高温空气能够从PACK箱平口7流通至PACK箱凸口6，通过PACK箱平口7和PACK箱凸口6的压强差将高温空气排出，用户可根据设备进行观察电池组1内部的参数属性，使得用户能够及时防范。
本发明的工作原理：
利用温度采集模块对电池组1内部的温度和电池组1的SOC值进行实时检测，当检测到电池组1工作或者电池组1的SOC值较低需要进行充电时，检测到电池内部的温度高于预设值时，状态显示单元中的红色LED灯进行闪烁，同时将信息反馈给用户的设备上，用户可以根据电池内的参数决定是否准备手动控制电池PACK风扇2对电池组1内的温度进行散热；
利用风速控制模块，当检测到电池内的温度仍在继续上升时，同时用户并没有进行手动控制电池PACK风扇2来进行散热时，利用功率控制单元，控制电池PACK风扇2的功率对电路中的高温空气进行调节，使得电池组1内的温度能够快速散热；
在电池PACK箱4上设有PACK箱平口7和PACK箱凸口6，在风流过PACK箱4时，PACK箱平口7和PACK箱凸口6之间形成了压强差，使得风能够从通孔中流出。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种提高锂电池在高温下散热的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：利用温度采集模块对电池里的温度进行采集，判断温度是否达到预阙值；
S2：对电池充电时的温度进行检测，判断温度是否高于预阙值；
S3：利用风扇控制模块对电池内的温度和风扇对应的功率进行曲线拟合，来自动控制电池PACK风扇(2)对电池组(1)进行散热；
S4：利用远程监督模块对电池组(1)的属性参数进行监测并控制电池PACK风扇(2)状态；
S5：利用伯努利原理，将电池散发的热量从排风口排出；
包括电池组(1)，所述电池组(1)设置在电池PACK模组内，所述电池组(1)的下方安装有电池PACK风扇(2)，所述电池PACK风扇(2)与所述电池组(1)中间设置有固定架(3)，所述电池组(1)的上方安装有电池PACK箱(4)，所述电池组(1)和电池PACK箱(4)中间设置有固定架(3)；
所述电池PACK箱(4)的上表面设置有若干个通孔(5)，所述电池PACK箱(4)上表面的通孔(5)下方对应设有若干PACK箱平口(7)和若干PACK箱凸口(6)，所述电池PACK风扇(2)通过所述电池PACK箱平口(7)将空气吹向所述PACK箱凸口(6)，通过PACK箱平口(7)和PACK箱凸口(6)间的压强差，将空气从PACK箱凸口(6)所对应的通孔(5)中流出。
2.根据权利要求1所述的一种提高锂电池在高温下散热的方法，其特征在于：在所述步骤S5中，利用伯努利原理将电池内部的热量排出；
根据公式：
Figure FDA0003117203250000011
其中：P为流体中某点的压强，V为流体在该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度，C是一个常量。
3.根据权利要求1所述的一种提高锂电池在高温下散热的方法，其特征在于：在所述步骤S3中，所述电池内部的温度为T，电池PACK风扇(2)的功率为Q，利用MATLAB指令和线性最小二乘法对功率和温度的曲线进行拟合；
根据公式：
f(q)＝α1tm+α2tm-1+…αmt；
通过拟合曲线，根据电池内的不同温度来控制电池PACK风扇(2)对电池内的温度进行散热。
4.根据权利要求1所述的一种提高锂电池在高温下散热的方法的系统，其特征在于：该系统包括温度采集模块、风扇控制模块和远程监督模块，所述温度采集模块用于对电池里的温度进行采集并监测，所述风扇控制模块用于使用电池PACK风扇(2)对电池里的温度进行自动散热，所述远程监督模块用于将电池内温度升高的信息反馈给用户，所述温度采集模块、风扇控制模块与远程监督模块相连接。
5.根据权利要求4所述的一种提高锂电池在高温下散热的系统，其特征在于：所述温度采集模块包括温度采样单元和状态显示单元，所述温度采样单元用于对电池放电时产生的温度和电池充电时所产生的温度进行采集，所述状态显示单元用于对电池此时的温度状态和电池SOC值进行显示，所述温度采样单元的输出端和状态显示单元的输入端相连接。
6.根据权利要求4所述的一种提高锂电池在高温下散热的系统，其特征在于：所述风扇控制模块包括温度更新单元和功率控制单元，所述温度更新单元用于对电池里显示的温度进行更新，所述功率控制单元用于对电池内部温度和风扇所对应功率进行曲线拟合，并利用电池PACK风扇(2)对电池内部的温度进行自动散热，所述温度更新单元的输入端和功率控制单元的输出端相连接。
7.根据权利要求4所述的一种提高锂电池在高温下散热的系统，其特征在于：所述远程监督模块包括信号显示单元和信号发送单元，所述信号显示单元用于将电池内所有的属性参数总结并发送给用户，所述信号接收单元用于用户可以在远程端对电池PACK风扇(2)的工作进行手动控制，所述信号显示单元的输入端和信号接收单元的输出端相连接。
8.根据权利要求1所述的一种提高锂电池在高温下散热的方法的散热装置，其特征在于：所述固定架(3)上设置有若干条状口(8)。
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