CN113078694B - 一种锂电池箱以及应用于锂电池箱的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种锂电池箱及锂电池箱控制方法，涉及锂电池领域。锂电池箱包括锂电池模块和控制模块，锂电池模块包括L个串联的串联模组，各串联模组包括M个并联的并联模组，各并联模组包括N个串联的单体电池，L、M和N不低于2；控制模块配置健康状态监测功能和电池隔离功能；健康状态监测功能为监测单体电池的电池参数与各并联模组的电池健康状态，电池参数包括温度、电压与电流；电池隔离功能为存在第一目标并联模组时断开第一目标并联模组所在并联支路，第一目标并联模组电池健康状态低于预设第一SOH值。本申请可监测并联模组的电池健康状态，隔离电池健康状态值低的并联模组，实现隔离差异性大的锂电池、提高锂电池箱安全性的技术效果。

Description

一种锂电池箱以及应用于锂电池箱的控制方法
技术领域
本申请涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种锂电池箱以及应用于锂电池箱的控制方法。
背景技术
在各种新能源中，锂电池由于其自身优势，自1992年量产以来得到迅速发展，已被广泛应用于储能装置、电动车、电动工具等各个领域，并逐步成为代表未来发展方向的绿色能源，被认为是未来储能、动力电源产业的领军者。
现有技术中，锂电池需成组使用以弥补其单体的容量和功率不足，但电池组内的各单体电池往往存在差异性，在使用过程中极易因过热、过流等问题加剧单体电池的差异性，从而因锂电池组使用过程中存在有巨大差异性的锂电池而引起锂电池热失控，最终诱发着火或爆炸，极大的影响了锂电池的安全性。
发明内容
本申请提供一种锂电池箱以及应用于锂电池箱的控制方法，可实现监测电池健康状态，隔离电池健康状态值低的电池，从而实现隔离差异性大的锂电池、提高锂电池安全性的技术效果。
为了实现上述技术效果，本申请第一方面提供一种锂电池箱，其特征在于：
包括锂电池模块和控制模块，其中，上述锂电池模块包括L个串联的串联模组，每个上述串联模组包括M个并联的并联模组，每个上述并联模组包括N个串联的单体电池，其中，L、M以及N不低于2；
上述控制模块配置有健康状态监测功能和电池隔离功能；
上述健康状态监测功能为：监测上述单体电池的电池参数与各个并联模组的电池健康状态，其中，上述电池参数包括温度、电压与电流；
上述电池隔离功能为：在存在第一目标并联模组时，断开上述第一目标并联模组所在的并联支路，其中，上述第一目标并联模组为电池健康状态低于预设的第一SOH值的并联模组。
可选的，上述锂电池箱还包括：分别与上述锂电池模块和上述控制模块连接的冷却模块，上述冷却模块提供为各个并联模组散热的功能；上述控制模块还配置有散热调节功能；
上述散热调节功能为：基于所有所在并联支路未被断开的并联模组中各单体电池的电池参数调节上述冷却模块的散热强度。
可选的，每个上述并联模组外表面设置有冷板；上述冷却模块包括加热器、换热器、冷却水泵以及流量控制阀组；
上述冷却水泵具备输出冷却液的功能；
上述加热器具备使冷却液升温的功能；
上述换热器具备使冷却液降温的功能；
上述流量控制阀组包含与M个并联模组一一对应的M个流量控制阀，每个流量控制阀的入口与上述冷却水泵的出口连接，且每个流量控制阀的出口通过冷却液管道与相应并联模组外表面的冷板连接；
上述散热调节功能包括：冷却液温度调节子功能和阀门控制子功能；
上述冷却液温度调节子功能为：基于对上述加热器和上述换热器的控制调节冷却液的温度；
上述阀门控制子功能为：基于对各个流量控制阀的阀门开合程度的控制，调节流向各并联模组的冷却液流量。
可选的，每个上述并联模组内设置有用以调节各个单体电池的电压的均衡电路；上述控制模块还配置有电池均衡功能；
上述电池均衡功能为：在存在第二目标并联模组时，基于对上述第二目标并联模组内均衡电路的控制，均衡上述第二目标并联模组内各个单体电池的电压，其中，上述第二目标并联模组的电池健康状态不低于上述第一SOH值且低于预设的第二SOH值，且上述第二目标并联模组内至少存在两个目标单体电池，上述两个目标单体电池之间的电压差大于电压差阈值。
可选的，每个上述均衡电路包括N-1个均衡子电路，每个上述均衡子电路分别设置于相邻两单体电池上，每个上述均衡子电路包括第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管管以及电感；
上述电池均衡功能具体为：在存在上述第二目标并联模组时，分别控制每个上述均衡子电路中第一开关管和第二开关管的开闭以使得各第二目标并联模组中第一目标单体电池的能量通过电感向第二目标单体电池转移，从而均衡上述第二目标并联模组内各个单体电池的电压；其中，上述第一目标单体电池为上述第二目标并联模组中电池电压高于上述第二目标并联模组中各单体电池平均电压的所有单体电池，上述第二目标单体电池为上述第二目标并联模组中电池电压低于上述第二目标并联模组中各单体电池平均电压的所有单体电池。
可选的，上述锂电池箱还包括与上述锂电池模块连接的预充电电路，上述控制模块还配置有预充电功能；
上述预充电功能为：在不存在上述第一目标并联模组与上述第二目标并联模组时，基于对上述预充电电路的控制进行预充电。
可选的，上述锂电池箱还包括开关模块，上述开关模块包括B个分别连接于各上述并联模组的并联支路中且分别与上述控制模块连接的开关单元，其中，B＝L*M；
上述电池隔离功能具体为：在存在上述第一目标并联模组时，断开上述第一目标并联模组所在的并联支路的开关单元。
可选的，上述控制模块包括：与M个并联模组一一对应的M个分控单元，以及与上述M个分控单元连接的一个总控单元；
上述健康状态监测功能、上述阀门控制子功能以及上述电池均衡功能配置在上述分控单元中；
上述电池隔离功能、上述冷却液温度调节子功能以及上述预充电功能配置在上述总控单元中。
可选的，上述开关单元为MOS管或绝缘栅双极型晶体管。
本申请第二方面提供一种应用于锂电池箱的控制方法，上述锂电池箱包括：L个串联的串联模组，每个上述串联模组包括M个并联的并联模组，每个上述并联模组包括N个串联的单体电池，其中，L、M以及N不低于2；
上述控制方法包括：
监测上述单体电池的电池参数以及各个并联模组的电池健康状态，其中，上述电池参数包括温度、电压与电流；
在存在第一目标并联模组时，断开上述第一目标并联模组所在的并联支路，其中，上述第一目标并联模组为电池健康状态低于预设的第一SOH值的并联模组。
根据上述方案，本申请锂电池箱包括锂电池模块和控制模块，锂电池模块包括L个串联的串联模组，各串联模组包括M个并联的并联模组，各并联模组包括N个串联的单体电池，L、M和N不低于2；控制模块配置健康状态监测功能和电池隔离功能；健康状态监测功能为：监测单体电池的电池参数与各并联模组的电池健康状态，电池参数包括温度、电压与电流；电池隔离功能为：存在第一目标并联模组时断开第一目标并联模组所在并联支路，第一目标并联模组电池健康状态低于预设第一SOH值。本申请提供的锂电池箱可监测并联模组的电池健康状态，隔离电池健康状态值低的并联模组，实现隔离差异性大的锂电池、提高锂电池箱安全性的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例一提供的一种锂电池箱的部分模块示意图；
图2是本申请实施例一提供的一种锂电池箱的部分模块示意图；
图3是本申请实施例一提供的一种锂电池箱的均衡子电路示意图；
图4是本申请实施例二提供的一种应用于锂电池箱的控制方法步骤示意图；
图5是本申请实施例三提供的一种应用于锂电池箱的散热性能实验系统框图；
图6是本申请实施例三提供的一种应用于锂电池箱的散热实验结果示意图；
其中：1-锂电池模块；11-串联模块；111-并联模块；1111-第一单体电池；1112-第二单体电池；1113-第三单体电池；2-控制模块；21-分控单元，22-总控单元；3-冷却模块；31-加热器；32-换热器；33-冷却水泵；34-流量控制阀组；341-流量控制阀；4-冷板；5-均衡电路；51-均衡子电路；511-第一开关管；512-第二开关管；513-第一二极管；514-第二二极管；515-电感；6-预充电电路；61-负极开关；62-正极开关；63-预充开关；64-预充电阻；65-熔断器；7-开关模块；71-开关单元。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本发明。在其它情况下，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似的，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述的条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
下面结合本申请实施例的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例一
图1至图3示出了本申请实施例一提供的锂电池箱的模块示意图，基于叙述需要，各图中分别示出了本申请实施例一所提供的锂电池箱的部分模块，各附图中省略的模块可以参照其他附图，其中自始至终使用同一附图标记标识的模块为同一模块或在上述锂电池箱中实现相同或相近功能的模块。
如图1所示，本申请实施例一提供的锂电池箱包括锂电池模块1和控制模块2，其中，上述锂电池模块1包括L个串联的串联模组11，每个上述串联模组11包括M个并联的并联模组111，每个上述并联模组包括N个串联的单体电池，其中，L、M以及N不低于2；上述控制模块2配置有健康状态监测功能和电池隔离功能。
上述健康状态监测功能为：监测上述单体电池的电池参数与各个并联模组111的电池健康状态，其中，上述电池参数包括温度、电压与电流；在一种应用场景中，上述健康状态监测功能具体为：采集单体电池的温度、电压与电流，基于各单体电池的电压和电流，拟合不同充放电深度、不同充放电倍率以及不同温度下各并联模组111的循环次数曲线，建立循环次数曲线与充放电深度、充放电倍率以及温度的映射关系，计算基于剩余循环次数定义的上述各并联模组111的电池健康状态(SOH，State of Health)。可选的，上述各并联模组111的电池健康状态还可以有其他计算方式，在此不做具体限定。
上述电池隔离功能为：在存在第一目标并联模组时，断开上述第一目标并联模组所在的并联支路，其中，上述第一目标并联模组为电池健康状态低于预设的第一SOH值的并联模组。
可选的，上述预设的第一SOH值为大于0且小于或等于1的百分数或小数，上述预设的第一SOH值可以根据上述锂电池箱的使用环境温度、湿度、各并联模组中锂电池数量、种类以及安全性能要求等因素进行预设。
可选的，上述控制模块2还配置有功率设定功能，上述功率设定功能为：基于上述各并联模组的健康状态设定上述锂电池箱的限定功率值。
如图2所示，本实施例中，上述锂电池箱还包括分别与上述锂电池模块1和上述控制模块2连接的冷却模块3，上述冷却模块3提供为各个并联模组散热的功能，上述控制模块2还配置有散热调节功能；上述散热调节功能为：基于所有所在并联支路未被断开的并联模组111中各单体电池的电池参数调节上述冷却模块3的散热强度。
本申请实施例中，每个上述并联模组111外表面设置有冷板4，上述冷却模块3包括加热器31、换热器32、冷却水泵33以及流量控制阀组34，上述冷板4、加热器31、换热器32、冷却水泵33以及流量控制阀组34通过冷却液管道连通；其中，上述冷却水泵33具有输出冷却液的功能，上述加热器31具有使冷却液升温的功能，上述换热器32具有使冷却液降温的功能，上述冷却液管道具有使冷却液流通的功能。上述流量控制阀组34包含与M个并联模组111一一对应的M个流量控制阀341，每个流量控制阀341的入口与上述冷却水泵33的出口连接，每个流量控制阀341的出口通过冷却液管道与相应并联模组111外表面的冷板4连接。可选的，上述冷却液可以在上述冷却液管道中循环流动，也可以在流经上述冷板4后经冷却液管道流向冷却液回收装置实现冷却液回收，且由外部冷却液供应装置向上述锂电池箱提供冷却液，在此不做具体限定。其中，图2中虚线为冷却液管道。
其中，上述散热调节功能包括：冷却液温度调节子功能和阀门控制子功能。上述冷却液调节子功能为：基于对上述加热器31和上述换热器32的控制调节冷却液的温度；上述阀门控制子功能为：基于对上述各个流量控制阀341的阀门开合程度的控制，调节流向各并联模组111的冷却液流量。
本实施例中，上述冷却液温度调节子功能具体为：控制模块2将采集的电池参数与预设的温度阈值对比，分别控制上述加热器31和上述换热器32的开关、功率和工作时间，从而调整流向各冷板4的冷却液的温度，其中，上述温度阈值可以根据上述锂电池类型、各并联模组111锂电池的数目以及使用环境等进行预设，在此不做具体限定。上述阀门控制子功能具体为：上述控制模块2基于各电池参数、温度阈值以及冷却液温度，分别控制与各并联模组111外表面设置的冷板4连接的流量控制阀341的阀门的开合程度，从而分别控制流向各并联模组111的冷却液流量，达到针对温度不同的各并联模组111分别调整散热强度的效果。可选的，上述控制模块2还可以控制上述冷却水泵33的转速以调整上述冷却水泵33输出的冷却液总体流量，从而调整上述冷却模块3的总体散热强度。
在一种应用场景中，若上述锂电池箱不应用在低温环境中，只存在电池发热引起高温需要散热的问题，不存在环境低温引起电池需要加热来保证正常工作的问题，上述锂电池箱可以不设置上述加热器31。
本实施例中，每个上述并联模组111中设置有用以调节各个单体电池的电压的均衡电路5，图3示出了本申请实施例一提供的一并联模组111中设置的均衡电路5，其中图3中虚线为上述分控单元21分别与上述并联模组111以及上述均衡电路5之间的连接；上述控制模块2还配置有电池均衡功能。上述电池均衡功能为：在存在第二目标并联模组时，基于对上述第二目标并联模组内均衡电路5的控制，均衡上述第二目标并联模组内各个单体电池的电压，其中，上述第二目标并联模组的电池健康状态值不低于上述第一SOH值且低于预设的第二SOH值，且上述第二目标并联模组内至少存在两个目标单体电池，上述两个目标单体电池之间的电压差大于电压差阈值。
可选的，上述预设的第二SOH值为大于上述第一SOH值且小于或等于1的百分数或小数，上述预设的第二SOH值可以根据上述锂电池箱的使用环境、温度、各并联模组中锂电池数量、种类以及安全性能要求等因素进行预设。上述电压差阈值可以为基于各并联模组111中锂电池数量以及种类等因素预设的用于评判锂电池之间差异性的电压差阈值，当两个单体之间的电压差值大于上述电压差阈值时，可视为两个单体电池之间的差异性较大，需要均衡。上述第二SOH值与上述电压差阈值还可以有其他预设条件，在此不做具体限定。
如图3所示，本实施例中，每个上述均衡电路5包括N-1个均衡子电路51，每个上述均衡子电路51分别设置于相邻两单体电池上，且每个上述均衡子电路包括第一开关管511、第二开关管512、第一二极管513、第二二极管514以及电感515；上述电池均衡功能具体为：在存在上述第二目标并联模组时，分别控制每个上述第二目标并联模组中各均衡子电路51中第一开关管511和第二开关管512的开闭以使得各第二目标并联模组中第一目标单体电池的能量通过电感515向第二目标单体电池转移，从而均衡上述第二目标并联模组内各单体电池的电压；其中，上述第一目标单体电池为上述第二目标并联模组中电池电压高于上述第二目标并联模组中各单体电池平均电压的所有单体电池，上述第二目标单体电池为上述第二目标并联模组中电池电压低于上述第二目标并联模组中各单体电池平均电压的所有单体电池。可选的，上述第一开关管511、第二开关管512可以为MOS管或具有电路通断功能的电子开关，在此不做具体限定。
本实施例中，以一个设置于相邻的第一单体电池1111和第二单体电池1112上的均衡子电路51为例进行描述，如图3所示，上述第一开关管511与上述第二开关管512为P沟道MOS管，上述第一开关管511的漏极分别与上述第一二极管513的负极与第一单体电池1111的正极连接，上述第一开关管511的源极分别与上述第一二极管513的正极、上述电感515的第一端、上述第二开关管512的漏极以及上述第二二极管514的负极连接，上述第二开关管512的源极分别与上述第二二极管514的正极以及上述第二单体电池1112的负极连接，上述电感515的第二端连接于上述第一单体电池1111的负极与上述第二单体电池1112的正极之间。
可选的，当上述并联模组中单体电池的数目为偶数时，上述并联模组中最后两个单体电池之间的均衡子电路51的设置如图3所示，在上述第一单体电池1111和第二单体电池1112间设置有一均衡子电路51；当上述并联模组中单体电池的数目为奇数时，上述并联模组中最后三个单体电池之间的均衡子电路51的设置如图3所示，在上述第一单体电池1111和上述第二单体1112电池间设置有一均衡子电路51，且在上述第二单体电池1112和第三单体电池1113之间设置有另一均衡子电路51。
一种应用场景中，上述电池均衡功能具体为：上述控制模块2计算上述第二目标并联模组中各单体电池的平均电压，在预设均衡周期的前半个周期中闭合电压值高于平均电压的单体电池连接的均衡子电路51的开关管，断开电压值高于平均电压的单体电池连接的均衡子电路51的开关管，使电压高于平均值的单体电池给电感515充电；后半个周期中断开电压值高于平均电压的单体电池连接的均衡子电路51的开关管，闭合电压值高于平均电压的单体电池连接的均衡子电路51的开关管，使电感515给电压值低于平均电压的单体电池充电。
如图1所示，本实施例中，上述锂电池箱还包括与上述电池模块1连接的预充电电路6，上述控制模块2还配置有预充电功能；上述预充电功能为：在不存在上述第一目标并联模组与上述第二目标并联模组时，基于对上述预充电电路6的控制对上述锂电池箱进行预充电。
本实施例中，上述预充电电路6包括负极开关61、正极开关62、预充开关63、预充电阻64以及熔断器65，上述负极开关61与上述正极开关62分别串联于上述锂电池箱的负极与正极，上述熔断器65串联于上述锂电池箱的负极，上述预充开关63与上述预充电阻64先串联后并联在上述正极开关62上。上述预充电功能具体为：在不存在上述第一目标并联模组与上述第二目标并联模组时，先控制上述负极开关61闭合，建立等势参考点，再闭合上述预充开关63，由于有预充电阻64，从而减小了通过预充开关63的电流，保护了上述预充开关63；检测上述正极开关62上的电压，当上述正极开关62上的电压小于预设预充电压阈值时，闭合上述正极开关62，断开上述预充开关63；如此，保证上述锂电池箱无负载启动。其中，上述熔断器65可以为保险管，上述预设电压阈值可以根据上述锂电池箱中单体电池数目以及上述锂电池箱的额定电压进行设置，在此不做具体限定，本实施例中设置为10V。
如图1所示，本实施例中，上述锂电池箱还包括开关模块7，上述开关模块7包含B个分别连接于各上述并联模组111的并联支路中且分别与上述控制模块2连接的开关单元71，其中，B＝L*M；上述电池隔离功能具体为：在存在上述第一目标并联模组时，断开上述第一目标并联模组所在的并联支路的开关单元71。可选的，上述开关单元可以为MOS管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)或电子开关，在此不做具体限定。
如图1所示，本实施例中，上述控制模块2包括与M个并联模组一一对应的M个分控单元21，以及与上述M个分控单元21连接的一个总控单元22，上述健康状态监测功能、上述阀门控制子功能以及上述预充电功能配置在上述分控单元21中，上述电池隔离功能、上述功率设定功能、上述冷却液温度调节子功能以及上述预充电功能配置在上述总控单元22中。可选的，上述总控单元22还可以控制上述冷却水泵33的转速以调整上述冷却水泵33输出的冷却液总体流量，从而调整上述冷却模块3的总体散热强度。
可选的，上述分控单元21分别设置于各并联模组中，上述分控单元可以为基本测量单位(BMU，Basic Measurement Unit)，上述总控单元可以为电池计算机单元(BMU，Battery Computer Unit)，在此不做具体限定。
根据上述实施例一的方案，本申请锂电池箱包括锂电池模块和控制模块，锂电池模块包括L个串联的串联模组，各串联模组包括M个并联的并联模组，各并联模组包括N个串联的单体电池，L、M和N不低于2；控制模块配置健康状态监测功能和电池隔离功能；健康状态监测功能为：监测单体电池的电池参数与各并联模组的电池健康状态，电池参数包括温度、电压与电流；电池隔离功能为：存在第一目标并联模组时断开第一目标并联模组所在并联支路，第一目标并联模组电池健康状态低于预设第一SOH值。本申请实施例提供的锂电池箱可监测并联模组的电池健康状态，隔离电池健康状态值低的并联模组，实现隔离差异性大的锂电池、提高锂电池箱安全性的技术效果。
实施例二
对应于上述实施例一所述的锂电池箱，图4示出了本申请实施例二提供的应用于锂电池箱的控制方法，其中，上述锂电池箱包括：L个串联的串联模组，每个上述串联模组包括M个并联的并联模组，每个上述并联模组包括N个串联的单体电池，其中，L、M以及N不低于2；
上述控制方法包括：
S1：监测上述单体电池的电池参数以及各个并联模组的电池健康状态，其中，上述电池参数包括温度、电压与电流；
S2：在存在第一目标并联模组时，断开上述第一目标并联模组所在的并联支路，其中，所述第一目标并联模组为电池健康状态低于预设的第一SOH值的并联模组。
可选的，上述预设的第一SOH值为大于0且小于或等于1的百分数或小数，上述预设的第一SOH值可以根据上述锂电池箱的使用环境温度、湿度、各并联模组中锂电池数量、种类以及安全性能要求等因素进行预设。
可选的，上述控制方法还包括：基于上述各并联模组的健康状态设定上述锂电池箱的限定功率值。
可选的，上述锂电池箱还包括冷却模块，上述应用于锂电池箱的控制方法还包括：基于所有所在并联支路未被断开的并联模组中各单体电池的电池参数调节上述冷却模块的散热强度。
本实施例中，每个上述并联模组外表面设置有冷板，上述冷却模块包括加热器、换热器、冷却水泵以及流量控制阀组，上述冷板、加热器、换热器、冷却水泵以及流量控制阀组通过冷却液管道连通；其中，上述冷却水泵具有输出冷却液的功能，上述加热器具有使冷却液升温的功能，上述换热器具有使冷却液降温的功能，上述冷却液管道具有使冷却液流通的功能。上述流量控制阀组包含与M个并联模组一一对应的M个流量控制阀，每个流量控制阀的入口与上述冷却水泵的出口连接，每个流量控制阀的出口通过冷却液管道与相应并联模组外表面的冷板连接。可选的，上述冷却液可以在上述冷却液管道中循环流动，也可以在流经上述冷板后经冷却液管道流向冷却液回收装置实现冷却液回收，且由外部冷却液供应装置向上述锂电池箱提供冷却液，在此不做具体限定。
上述基于所有所在并联支路未被断开的并联模组中各单体电池的电池参数调节上述冷却模块的散热强度具体包括：将采集的电池参数与预设的温度阈值对比，分别控制上述加热器和上述换热器的开关、功率和工作时间，从而调整流向各冷板的冷却液的温度，其中，上述温度阈值可以根据上述锂电池类型、各并联模组锂电池的数目以及使用环境等进行预设，在此不做具体限定；基于各电池参数、温度阈值以及冷却液温度，分别控制与各并联模组外表面设置的冷板连接的流量控制阀的阀门的开合程度，从而分别控制流向各并联模组的冷却液流量，达到针对温度不同的各并联模组分别调整散热强度的效果。可选的，还可以控制上述冷却水泵的转速调整上述冷却水泵输出的冷却液总体流量，从而调整上述冷却模块的总体散热强度。
在一种应用场景中，若上述锂电池箱不应用在低温环境中，只存在电池发热引起高温需要散热的问题，不存在环境低温引起电池需要加热来保证正常工作的问题时，上述锂电池箱可以不设置上述加热器。
可选的，上述锂电池箱中每个上述并联模组内设置有用以调节各个单体电池的电压的均衡电路，上述控制方法还包括：
控制上述均衡电路，均衡上述第二目标并联模组内各个单体电池的电压，其中，上述第二目标并联模组的电池健康状态值不低于上述第一SOH值且低于预设的第二SOH值，且上述第二目标并联模组内至少存在两个目标单体电池，上述两个目标单体电池之间的电压差大于电压差阈值。
可选的，上述预设的第二SOH值为大于上述第一SOH值且小于或等于1的百分数或小数，上述预设的第二SOH值可以根据上述锂电池箱的使用环境、温度、各并联模组中锂电池数量、种类以及安全性能要求等因素进行预设。上述电压差阈值可以为基于各并联模组中锂电池数量以及种类等因素预设的用于评判锂电池之间差异性的电压差阈值，当两个单体之间的电压差值大于上述电压差阈值时，可视为两个单体电池之间的差异性较大，需要均衡。上述第二SOH值与上述电压差阈值还可以有其他预设条件，在此不做具体限定。
可选的，每个上述均衡电路包括N-1个均衡子电路，每个上述均衡子电路分别设置于相邻两单体电池上，且每个上述均衡子电路包括第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管以及电感；上述控制方法具体还包括：在存在上述第二目标并联模组时，分别控制每个上述第二目标并联模组中各均衡子电路中第一开关管和第二开关管的开闭以使得各第二目标并联模组中第一目标单体电池的能量通过电感向第二目标单体电池转移，从而均衡上述第二目标并联模组内各单体电池的电压；其中，上述第一目标单体电池为上述第二目标并联模组中电池电压高于上述第二目标并联模组中各单体电池平均电压的所有单体电池，上述第二目标单体电池为上述第二目标并联模组中电池电压低于上述第二目标并联模组中各单体电池平均电压的所有单体电池。可选的，上述第一开关管、第二开关管可以为MOS管或具有电路通断功能的电子开关，在此不做具体限定。
一种应用场景中，上述控制上述均衡电路，均衡上述第二目标并联模组内各个单体电池的电压具体为：计算上述第二目标并联模组中各单体电池的平均电压，在预设均衡周期的前半个周期中闭合电压值高于平均电压的单体电池连接的均衡子电路的开关管，断开电压值高于平均电压的单体电池连接的均衡子电路的开关管，使电压高于平均值的单体电池给电感充电；后半个周期中断开电压值高于平均电压的单体电池连接的均衡子电路的开关管，闭合电压值高于平均电压的单体电池连接的均衡子电路的开关管，使电感给电压值低于平均电压的单体电池充电。
可选的，上述锂电池箱还包括与上述电池模块连接的预充电电路，上述控制方法还包括：控制上述预充电电路对上述锂电池箱进行预充电。
本实施例中，上述预充电电路包括负极开关、正极开关、预充开关、预充电阻以及熔断器，上述负极开关与上述正极开关分别串联于上述锂电池箱的负极与正极，上述熔断器串联于上述锂电池箱的负极，上述预充开关与上述预充电阻先串联后并联在上述正极开关上。上述控制上述预充电电路对上述锂电池箱进行预充电具体包括：在不存在上述第一目标并联模组与上述第二目标并联模组时，先控制上述负极开关闭合，建立等势参考点，再闭合上述预充开关，由于有预充电阻，从而减小了通过预开关的电流，保护了上述预充电阻；检测上述正极开关上的电压，当上述正极开关上的电压小于预设预充电压阈值时，闭合上述正极开关，断开上述预充开关；如此，保证上述锂电池箱无负载启动。其中，上述熔断器可以为保险管，上述预设电压阈值可以根据上述锂电池箱中单体电池数目以及上述锂电池箱的额定电压进行设置，在此不做具体限定，本实施例中设置为10V。
根据上述实施例二的方案，本申请锂电池箱包括锂电池模块和控制模块，锂电池模块包括L个串联的串联模组，各串联模组包括M个并联的并联模组，各并联模组包括N个串联的单体电池，L、M和N不低于2；本申请控制方法监测单体电池的电池参数与各并联模组的电池健康状态；在存在第一目标并联模组时断开第一目标并联模组所在并联支路，其中，上述第一目标并联模组电池健康状态低于预设第一SOH值。本申请实施例提供的应用于锂电池箱的控制方法可监测并联模组的电池健康状态，隔离电池健康状态值低的并联模组，实现隔离差异性大的锂电池、提高锂电池箱安全性的技术效果。
应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
实施例三
本申请实施例三提供一种应用于上述实施例一提供的锂电池箱的散热性能实验系统、实验方法以及实验结果。如图5所示，上述锂电池箱包括锂电池模块和控制模块，上述试验系统包括恒温箱、热电偶辅助装置、电池测试仪以及上位机。上述恒温箱用于模拟不同环境温度，上述电池测试仪用于使上述锂电池模块充放电，上述热电偶辅助装置用于通过精度较高的T型热电偶采集上述锂电池模块中电池表面隔垫温度，并上传至上述上位机。
本实施例中，上述实验方法包括：
步骤1：将上述锂电池模块和上述热电偶辅助装置置于上述恒温箱中，设置上述恒温箱的温度为常温，将上述锂电池模块的正负极外接上述电池测试仪，并放置3小时，确保上述锂电池模块的温度与上述恒温箱设置的温度一致；
步骤2:对上述锂电池模块以5C的充电倍率恒流充电直至50V，搁置1分钟；
步骤3：对上述锂电池模块以5C的充电倍率恒流放电直至38V，搁置1分钟；
步骤4：重复上述步骤2和步骤3，在上述锂电池模块的温度达到平衡后停止，采集温度数据并记录；
步骤5：对上述锂电池模块以10C的充电倍率恒流充电直至50V，搁置1分钟；
步骤6：对上述锂电池模块以10C的充电倍率恒流放电直至38V，搁置1分钟；
步骤7：重复上述步骤5和步骤6，在上述锂电池模块的温度达到平衡后停止，采集温度数据并记录；
在设置的恒温箱温度为30℃时，上述锂电池模块以10C的倍率进行循环充放电，循环次数为7次，循环时间约3323秒，在第五轮循环充放电开始时，上述锂电池模块的温度逐渐平衡。
随着实验进行，电池内部产生剧烈的化学反应，放出大量热量，电池温度快速升高，其中锂电池模块中心处热量聚集快、温升明显，锂电池模块边缘处温升较慢；同时，热量快速向下传递至冷板，冷板中冷却液带走热量，抑制电池温升。由于热传递有滞后性，放电结束后一小段时间内温度继续升高，实验过程中上述锂电池模块表面温升较低、最高温度达到55.6℃；温度均匀性较好、最大温差达到3.4℃，温度达到50℃后逐渐平缓，视作温度平衡的起始点，并以第7轮循环结束为终点，热电偶辅助装置的平均温度视作平衡温度，为51.3℃。
通过对20个单体电池的电压检测与处理数据，得出整个实验过程中单体电池最高压差的变化情况如图6所示，最高压差波动较为平缓，其最高压差出现在2175s时刻，为251mV，平均最高压差为128.8mV。
由上可见，本申请锂电池箱通过设置锂电池模块、控制模块和冷却模块，锂电池模块包括L个串联的串联模组，各串联模组包括M个并联的并联模组，各并联模组包括N个串联的单体电池，L、M和N不低于2；控制模块配置健康状态监测功能、电池隔离功能以及散热调节功能。通过监测并联模组的电池健康状态，隔离电池健康状态值低的并联模组，并对未被隔开的并联模组中各单体电池散热，实现隔离差异性大的锂电池，稳定上述锂电池箱整体电压，为上述锂电池箱散热，降低并稳定上述锂电池箱的温度，提高锂电池箱安全性的技术效果。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将上述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块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。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
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述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟是以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以由另外的划分方式，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。
上述集成的模块/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存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述计算机程序可存储于以计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。上述计算机可读介质可以包括：能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，上述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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，并不是相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种锂电池箱，其特征在于，包括锂电池模块和控制模块，其中，所述锂电池模块包括L个串联的串联模组，每个所述串联模组包括M个并联的并联模组，每个所述并联模组包括N个串联的单体电池，其中，L、M以及N不低于2；所述锂电池箱还包括开关模块，所述开关模块包括B个分别连接于各所述并联模组的并联支路中且分别与所述控制模块连接的开关单元，其中，B＝L*M；
所述控制模块配置有健康状态监测功能和电池隔离功能；
所述健康状态监测功能为：监测所述单体电池的电池参数与各个并联模组的电池健康状态，其中，所述电池参数包括温度、电压与电流；
所述电池隔离功能为：在存在第一目标并联模组时，断开所述第一目标并联模组所在的并联支路的开关单元，其中，所述第一目标并联模组为电池健康状态低于预设的第一SOH值的并联模组；
每个所述并联模组内设置有用以调节各个单体电池的电压的均衡电路；所述控制模块还配置有电池均衡功能；
所述电池均衡功能为：在存在第二目标并联模组时，基于对所述第二目标并联模组内均衡电路的控制，均衡所述第二目标并联模组内各个单体电池的电压，其中，所述第二目标并联模组的电池健康状态不低于所述第一SOH值且低于预设的第二SOH值，且所述第二目标并联模组内至少存在两个目标单体电池，所述两个目标单体电池之间的电压差大于电压差阈值。
2.根据权利要求1所述的锂电池箱，其特征在于，所述锂电池箱还包括：分别与所述锂电池模块和所述控制模块连接的冷却模块，所述冷却模块提供为各个并联模组散热的功能；所述控制模块还配置有散热调节功能；
所述散热调节功能为：基于所有所在并联支路未被断开的并联模组中各单体电池的电池参数调节所述冷却模块的散热强度。
3.如权利要求2所述的锂电池箱，其特征在于，每个所述并联模组外表面设置有冷板；所述冷却模块包括加热器、换热器、冷却水泵以及流量控制阀组；
所述冷却水泵具备输出冷却液的功能；
所述加热器具备使冷却液升温的功能；
所述换热器具备使冷却液降温的功能；
所述流量控制阀组包含与M个并联模组一一对应的M个流量控制阀，每个流量控制阀的入口与所述冷却水泵的出口连接，且每个流量控制阀的出口通过冷却液管道与相应并联模组外表面的冷板连接；
所述散热调节功能包括：冷却液温度调节子功能和阀门控制子功能；
所述冷却液温度调节子功能为：基于对所述加热器和所述换热器的控制调节冷却液的温度；
所述阀门控制子功能为：基于对各个流量控制阀的阀门开合程度的控制，调节流向各并联模组的冷却液流量。
4.如权利要求1所述的锂电池箱，其特征在于，每个所述均衡电路包括N-1个均衡子电路，每个所述均衡子电路分别设置于相邻两单体电池上，每个所述均衡子电路包括第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管管以及电感；
所述电池均衡功能具体为：在存在所述第二目标并联模组时，分别控制每个所述第二目标并联模组中各均衡子电路中第一开关管和第二开关管的开闭以使得各第二目标并联模组中第一目标单体电池的能量通过电感向第二目标单体电池转移，从而均衡所述第二目标并联模组内各个单体电池的电压；其中，所述第一目标单体电池为所述第二目标并联模组中电池电压高于所述第二目标并联模组中各单体电池平均电压的所有单体电池，所述第二目标单体电池为所述第二目标并联模组中电池电压低于所述第二目标并联模组中各单体电池平均电压的所有单体电池。
5.如权利要求1或4所述的锂电池箱，其特征在于，所述锂电池箱还包括与所述锂电池模块连接的预充电电路，所述控制模块还配置有预充电功能；
所述预充电功能为：在不存在所述第一目标并联模组与所述第二目标并联模组时，基于对所述预充电电路的控制进行预充电。
6.如权利要求1所述的锂电池箱，其特征在于，所述控制模块包括：与M个并联模组一一对应的M个分控单元，以及与所述M个分控单元连接的一个总控单元；
所述健康状态监测功能、阀门控制子功能以及所述电池均衡功能配置在所述分控单元中；
所述电池隔离功能、冷却液温度调节子功能以及预充电功能配置在所述总控单元中。
7.如权利要求1所述的锂电池箱，其特征在于，所述开关单元为MOS管或绝缘栅双极型晶体管。
8.一种应用于锂电池箱的控制方法，其特征在于，所述锂电池箱包括：L个串联的串联模组，每个所述串联模组包括M个并联的并联模组，每个所述并联模组包括N个串联的单体电池，其中，L、M以及N不低于2；每个所述并联模组内设置有用以调节各个单体电池的电压的均衡电路；所述锂电池箱还包括开关模块，所述开关模块包括B个分别连接于各所述并联模组的并联支路中且分别与控制模块连接的开关单元，其中，B＝L*M；
所述控制方法包括：
监测所述单体电池的电池参数以及各个并联模组的电池健康状态，其中，所述电池参数包括温度、电压与电流；
在存在第一目标并联模组时，断开所述第一目标并联模组所在的并联支路的开关单元，其中，所述第一目标并联模组为电池健康状态低于预设的第一SOH值的并联模组；
在存在第二目标并联模组时，基于对所述第二目标并联模组内均衡电路的控制，均衡所述第二目标并联模组内各个单体电池的电压，其中，所述第二目标并联模组的电池健康状态不低于所述第一SOH值且低于预设的第二SOH值，且所述第二目标并联模组内至少存在两个目标单体电池，所述两个目标单体电池之间的电压差大于电压差阈值。
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