CN115377546A - 一种基于风冷的热管理方法及装置 - Google Patents

一种基于风冷的热管理方法及装置 Download PDF

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丁浩植
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China Datang Corp Science and Technology Research Institute Co Ltd
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Abstract

本申请公开了一种基于风冷的热管理方法及装置，属于电池技术领域，所述方法包括：通过温度采集装置获取目标电池的表面温度，得到温度数据集合，其中，温度数据集合包括最高温度和最低温度；基于最高温度和最低温度进行均衡分析，得到控制温度；获取目标电池当前的运行状态，得到运行模式；将控制温度和运行模式输入热管理控制模型，得到目标温度；基于控制调整风冷装置参数，得到控制结果；获取标准评价指标对控制结果进行评估，获得综合评估结果；根据综合评估结果对控制进行优化，得到最优控制方案。现有技术中存在热量管理模式简单，温度控制准确度低的技术问题。达到了基于风冷进行电池的热管理，提高热管理质量的技术效果。

Description

一种基于风冷的热管理方法及装置
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种基于风冷的热管理方法及装置。
背景技术
近年来，随着“碳达峰、碳中和”战略的深入推进,光伏和风电等可再生能源发电方式迎来加速发展的契机,储能也成为解决新能源消纳问题的最佳方案，如何提高电池寿命是大家关注的方向。锂电池具有能量密度高、质量轻、自放电率低、可回收性好、循环寿命长等优点，被认为是目前最合适的储能装置。
目前，电池在工作过程中产生的热量容易在内部累积，累积的热量会大大影响电池的工作寿命。当电池处于高温环境下，其充放电效率和寿命会受到影响，同时，当电池温度过高时，也会影响储能系统的安全性。因此，需要对电池进行热管理使电池的工作温度保持在合适的温度值。在多种对电池工作温度进行控制的冷却方法中，风冷由于制造成本低、便于安装的特点，是储能系统的首选散热方式。
然而，由于利用风冷对电池进行冷却的过程中，风速与风量的参数调整，与电池温度之间无法有直接的联系，导致无法对电池温度进行精确的控制，在电池温度上升后无法快速准确的将电池温度冷却下来，导致电池寿命变低。现有技术中存在热量管理模式简单，温度控制准确度低的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种基于风冷的热管理方法及装置，用以解决现有技术中存在热量管理模式简单，温度控制准确度低的技术问题。
鉴于上述问题，本申请提供了一种基于风冷的热管理方法及装置。
第一方面，本申请提供了一种基于风冷的热管理方法，其中，所述方法应用于一热管理装置，所述方法包括：通过温度采集装置获取目标电池的表面温度，得到温度数据集合，其中，所述温度数据集合包括最高温度和最低温度；基于所述最高温度和所述最低温度进行均衡分析，得到控制温度；获取所述目标电池当前的运行状态，得到运行模式；将所述控制温度和运行模式输入热管理控制模型，得到目标温度；基于所述控制调整风冷装置参数，得到控制结果；获取标准评价指标对控制结果进行评估，获得综合评估结果；根据所述综合评估结果对所述控制进行优化，得到最优控制方案。
另一方面，本申请还提供了一种基于风冷的热管理装置，其中，所述装置包括：表面温度获取模块，所述表面温度获取模块用于通过温度采集装置获取目标电池的表面温度，得到温度数据集合，其中，所述温度数据集合包括最高温度和最低温度；均衡分析模块，所述均衡分析模块用于基于所述最高温度和所述最低温度进行均衡分析，得到控制温度；运行模式获得模块，所述运行模式获得模块用于获取所述目标电池当前的运行状态，得到运行模式；控制获得模块，所述控制获得模块用于将所述控制温度和运行模式输入热管理控制模型，得到目标温度；控制结果获得模块，所述控制结果获得模块用于基于所述控制调整风冷装置参数，得到控制结果；综合评估模块，所述综合评估模块用于获取标准评价指标对控制结果进行评估，获得综合评估结果；策略优化模块，所述策略优化模块用于根据所述综合评估结果对所述控制进行优化，得到最优控制方案。
本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请通过利用温度采集装置对目标电池的表面温度进行采集，得到温度数据集合，其中，所述温度数据集合包括最高温度和最低温度，然后根据最高温度和最低温度进行均衡分析，得到控制温度，进而获取目标电池当前的运行状态，从而得到运行模式；然后将控制温度和运行模式输入热管理控制模型，得到目标温度；基于所述控制调整风冷装置参数，得到控制结果；获取标准评价指标对控制结果进行评估，获得综合评估结果；根据所述综合评估结果对所述控制进行优化，得到最优控制方案。由此，达到了提高热管理的智能化程度，提高温度控制的准确度的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，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示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种基于风冷的热管理方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种基于风冷的热管理方法中通过温度采集装置获取目标电池的表面温度的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种基于风冷的热管理方法中基于最高温度和最低温度进行均衡分析的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种基于风冷的热管理方法中电池模组的结构图；
图5为本申请一种基于风冷的热管理装置的结构示意图；
附图标记说明：表面温度获取模块11，均衡分析模块12，运行模式获得模块13，控制获得模块14，控制结果获得模块15，综合评估模块16，策略优化模块17。
具体实施方式
本申请通过提供一种基于风冷的热管理方法及装置，解决了现有技术中存在热量管理模式简单，温度控制准确度低的技术问题。达到了基于风冷进行电池的热管理，提高热管理质量的技术效果。
本申请技术方案中对数据的获取、存储、使用、处理等均符合国家法律法规的相关规定。
下面，将参考附图对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。基于本申请的实施例，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。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部。
实施例一
如图1所示，本申请提供了一种基于风冷的热管理方法，其中，所述方法应用于一热管理装置，所述方法包括：
步骤S100：通过温度采集装置获取目标电池的表面温度，得到温度数据集合，其中，所述温度数据集合包括最高温度和最低温度；
进一步的，如图2所示，所述通过温度采集装置获取目标电池的表面温度，本申请实施例步骤S100还包括：
步骤S110：获取所述目标电池的结构特征，提取关键特征点作为采样点，获得采样点集合；
步骤S120：基于所述采样点集合对各采样点处的温度进行采集，获得初始温度数据集合；
步骤S130：对所述初始温度数据集合进行预处理，得到所述温度数据集合。
具体而言，所述温度采集装置是用于对电池表面温度进行测量的装置，可选的，包括电阻温度计、辐射高温计、膨胀式温度计等。所述目标电池是要通过风冷来进行热管理的任意电池。
具体的，所述目标电池的结构特征是目标电池的组成结构和排布方式，通过获取结构特征后，可以提取关键特征点来进行温度采样，提高提取温度的准确性。其中，所述关键特征点是在经过热管理后，温度变化比较明显的结构点，可选的，包括：电池模组的两个端板处、模组进风口和出风口处等。通过根据所述采样点集合对各采样点处的温度进行采集，可以获取目标电池的温度情况，得到所述初始温度数据集合。其中，所述初始温度数据集合反映了在进行温度控制之前，电池的温度情况，是各个采样点的温度值集合。
具体的，对所述初始温度数据集合进行预处理是指将所述初始温度数据集合中的温度值进行筛选，通过求取平均值的方式，将距离平均值较大的数据进行筛除，避免偶然误差。由此，实现了对电池温度进行采集，获取有效温度数据的目标，达到了提高数据的可靠性，为后续热管理提供有效的基础数据的技术效果。
步骤S200：基于所述最高温度和所述最低温度进行均衡分析，得到控制温度；
进一步的，如图3所示，基于所述最高温度和所述最低温度进行均衡分析，本申请实施例步骤S200还包括：
步骤S210：判断所述最高温度是否高于预设最高温度阈值，获得最高温度判断结果；
步骤S220：判断所述最低温度是否低于预设最低温度阈值，获得最低温度判断结果；
步骤S230：根据所述最高温度判断结果和所述最低温度判断结果，获得控制温度。
具体而言，锂电池容易受到温度影响，最佳工作温度为25～40℃，过高或过低的温度都影响电池的寿命和安全。所述预设最高温度阈值是预先设置的电池工作的最高温度，超出最高温度会导致影响电池寿命和充放电效率。所述预设最低温度阈值是预先设置的电池工作的最低温度，低于最低温度时，电池容量和可用功率大大降低。因此，需要对温度进行判断。
具体的，最高温度判断结果是所述最高温度高于预设最高温度阈值时，需要将最高温度作为控制温度，对电池温度进行热管理。最低温度判断结果是所述最低温度低于预设最低温度阈值时，需要将最低温度作为控制温度，对电池温度进行管理。其中，所述控制温度是进行温度管理时，进行热管理的初始温度数据，为进行温度调整提供参照依据。达到了为温度控制提供基础数据的技术效果。
步骤S300：获取所述目标电池当前的运行状态，得到运行模式；
步骤S400：将所述控制温度和运行模式输入热管理控制模型，得到目标温度；
进一步的，所述将所述控制温度和运行模式输入热管理控制模型，本申请实施例步骤S400还包括：
步骤S410：基于大数据获得所述目标电池的历史控制数据，获得历史控制数据集；
步骤S420：根据所述历史控制数据集构建所述热管理控制模型；
步骤S430：将所述控制温度和运行模式输入所述热管理控制模型中，得到所述目标温度。
具体而言，所述目标电池的运行状态是指电池正处于的工作场景。所述运行模式是指目标电池在工作场景下的运行类型，包括：慢充模式、快充模式和放电模式等。所述历史控制数据集是基于大数据获取的所述目标电池在历史情况中，根据不同的运行模式，对不同的控制温度进行管理时的产生的数据集合，包括对管理参数的调整数据等。根据所述历史控制数据集来对神经网络模型进行训练、监督、验证，直至模型的输出数据能够达到收敛，进而得到所述热管理控制模型。其中，所述热管理控制模型是用于生成对电池的温度进行管理控制的功能模型。进而，通过将获得的所述控制温度和所述运行模式输入所述热管理控制模型中，可以得到针对当下的控制温度和运行模式进行温度管理的控制。其中，所述目标温度是经过分析后得到需要将电池温度进行热管理后，需要达到的具体的温度值。由此，达到了对温度进行针对性的管理，提高热管理的智能化程度，进而提高管理效率的技术效果。
步骤S500：基于所述控制调整风冷装置参数，得到控制结果；
进一步的，所述基于所述控制调整风冷装置参数，本申请实施例步骤S500还包括：
步骤S510：通过获取所述风冷装置的进风方式，得到进风口参数；
步骤S520：基于历史数据获取所述风冷装置的温控性能，得到风冷-温度列表；
步骤S530：基于所述目标温度与所述风冷-温度列表进行匹配，得到调整数据；
步骤S540：根据所述调整数据对进风口参数进行调整，得到所述控制结果。
具体而言，所述风冷装置参数是对电池进行热管理时进行操作的具体参数，包括：风速、风量、风机转速、送风时间等。通过获得所述风冷装置的送风方式，可以得到所述风冷装置的送风角度，进而得到所述进风口参数。其中，所述进风口参数是进风情况的参数，包括：进风量、进风风速、进风时间等。
具体的，根据历史数据可以得到所述风冷装置对于电池的温度控制的能力，即所述温控性能。所述风冷-温度列表是指要达到目标电池的不同目标温度时，对应的风冷装置的参数。基于所述目标温度在所述风冷-温度列表中进行匹配，得到对应的风冷装置参数。所述调整数据是所述风冷装置参数所对应的具体数值。所述控制结果是根据所述调整数据对进风口参数进行调整后，目标电池的温度值。由此，实现了对电池温度进行定量管理的目标，达到了提高热管理的效率的技术效果。
步骤S600：获取标准评价指标对控制结果进行评估，获得综合评估结果；
进一步的，所述获取标准评价指标对控制结果进行评估，本申请实施例步骤S600还包括：
步骤S610：在预定时间段内对调整后的所述目标电池的工作温度采集，获取工作温度集合；
步骤S620：判断所述工作温度集合中温度是否超过预定温度阈值，得到温度评估结果；
步骤S630：获取所述工作温度集合中的最大温差值，判断是否超过温差阈值，得到温差评估结果；
步骤S640：基于所述温度评估结果和所述温差评估结果对所述控制结果进行评估，得到所述综合评估结果。
具体而言，所述工作温度集合是在调整后目标电池的工作温度在预定时间段内的变化温度值集合。所述预定温度阈值是目标电池在正常工作状态下的最大温度值。所述温度评估结果是从工作温度是否有超过预定温度阈值的角度来对控制结果进行评估。所述温差评估结果是从电池内部温差的角度来对控制结果进行评估。由此，通过从两个方面进行评估，可以得到控制结果是否能够满足要求的综合评估结果。实现了对控制结果进行评估的目标，达到了提高热管理的控制效果的技术效果。
步骤S700：根据所述综合评估结果对所述控制进行优化，得到最优控制方案。
具体而言，在得到所述综合评估结果后，针对不符合要求的项目进行优化调整，得到所述最优控制方案，达到了提高热管理的质量，提高温度控制的准确性的技术效果。
进一步的，如图4所示，所述方法包括电池模组，所述电池模组由14个磷酸铁锂电池组成，模组两侧各布置7个进口格栅，其中，所述进口格栅距离模组底面10mm，位于两排电池之间的位置。
具体而言，电池模组的排列方式为2×7纵向布置。每两排电池之间有一定间隙，冷风通过两侧进口格栅进入模组内，与电池进行换热，对电池进行冷却。模组两侧各布置7个进口格栅，进口格栅位于两排电池之间的位置。在高度方向上，进口格栅位于距离底面10mm处。
综上所述，本申请所提供的一种基于风冷的热管理方法具有如下技术效果：
本申请通过对目标电池的表面温度进行采集，得到包含目标电池的所有采样点的温度值的温度数据集合，根据温度数据集合中的最高温度和最低温度进行均衡分析，得到对目标电池进行温度控制时的初始控制温度，然后根据目标电池当前的运行状态，得到目标电池的运行模式，通过将控制温度和运行模式输入热管理控制模型中，得到进行温度控制后的目标温度，然后根据风冷装置的性能，对风冷轧辊之的参数进行调整，得到控制结果，然后根据标准评价指标对控制结果进行评估，获得综合评估结果，对所述控制进行优化，得到最优控制方案。达到了提高温度控制的智能化程度，提高热管理效率的技术效果。
实施例二
基于与前述实施例中一种基于风冷的热管理方法同样的发明构思，如图5所示，本申请还提供了一种基于风冷的热管理装置，其中，所述装置包括：
表面温度获取模块11，所述表面温度获取模块11用于通过温度采集装置获取目标电池的表面温度，得到温度数据集合，其中，所述温度数据集合包括最高温度和最低温度；
均衡分析模块12，所述均衡分析模块12用于基于所述最高温度和所述最低温度进行均衡分析，得到控制温度；
运行模式获得模块13，所述运行模式获得模块13用于获取所述目标电池当前的运行状态，得到运行模式；
控制获得模块14，所述控制获得模块14用于将所述控制温度和运行模式输入热管理控制模型，得到目标温度；
控制结果获得模块15，所述控制结果获得模块15用于基于所述控制调整风冷装置参数，得到控制结果；
综合评估模块16，所述综合评估模块16用于获取标准评价指标对控制结果进行评估，获得综合评估结果；
策略优化模块17，所述策略优化模块17用于根据所述综合评估结果对所述控制进行优化，得到最优控制方案。
进一步的，所述表面温度获取模块11执行步骤包括：
获取所述目标电池的结构特征，提取关键特征点作为采样点，获得采样点集合；
基于所述采样点集合对各采样点处的温度进行采集，获得初始温度数据集合；
对所述初始温度数据集合进行预处理，得到所述温度数据集合。
进一步的，所述均衡分析模块12执行步骤包括：
判断所述最高温度是否高于预设最高温度阈值，获得最高温度判断结果；
判断所述最低温度是否低于预设最低温度阈值，获得最低温度判断结果；
根据所述最高温度判断结果和所述最低温度判断结果，获得控制温度。
进一步的，所述控制获得模块14执行步骤包括：
基于大数据获得所述目标电池的历史控制数据，获得历史控制数据集；
根据所述历史控制数据集构建所述热管理控制模型；
将所述控制温度和运行模式输入所述热管理控制模型中，得到所述目标温度。
进一步的，所述控制结果获得模块15执行步骤包括：
通过获取所述风冷装置的进风方式，得到进风口参数；
基于历史数据获取所述风冷装置的温控性能，得到风冷-温度列表；
基于所述目标温度与所述风冷-温度列表进行匹配，得到调整数据；
根据所述调整数据对进风口参数进行调整，得到所述控制结果。
进一步的，所述综合评估模块16执行步骤包括：
在预定时间段内对调整后的所述目标电池的工作温度采集，获取工作温度集合；
判断所述工作温度集合中温度是否超过预定温度阈值，得到温度评估结果；
获取所述工作温度集合中的最大温差值，判断是否超过温差阈值，得到温差评估结果；
基于所述温度评估结果和所述温差评估结果对所述控制结果进行评估，得到所述综合评估结果。
进一步的，所述装置包括电池模组，所述电池模组由14个磷酸铁锂电池组成，模组两侧各布置7个进口格栅，其中，所述进口格栅距离模组底面10mm，位于两排电池之间的位置。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，前述图1实施例一中的一种基于风冷的热管理方法和具体实例同样适用于本实施例的一种基于风冷的热管理装置，通过前述对一种基于风冷的热管理方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中一种基于风冷的热管理装置，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于风冷的热管理方法，其特征在于，所述方法应用于一热管理装置，所述方法包括：
通过温度采集装置获取目标电池的表面温度，得到温度数据集合，其中，所述温度数据集合包括最高温度和最低温度；
基于所述最高温度和所述最低温度进行均衡分析，得到控制温度；
获取所述目标电池当前的运行状态，得到运行模式；
将所述控制温度和运行模式输入热管理控制模型，得到目标温度；
基于所述控制调整风冷装置参数，得到控制结果；
获取标准评价指标对控制结果进行评估，获得综合评估结果；
根据所述综合评估结果对所述控制进行优化，得到最优控制方案。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过温度采集装置获取目标电池的表面温度，所述方法还包括：
获取所述目标电池的结构特征，提取关键特征点作为采样点，获得采样点集合；
基于所述采样点集合对各采样点处的温度进行采集，获得初始温度数据集合；
对所述初始温度数据集合进行预处理，得到所述温度数据集合。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述最高温度和所述最低温度进行均衡分析，所述方法还包括：
判断所述最高温度是否高于预设最高温度阈值，获得最高温度判断结果；
判断所述最低温度是否低于预设最低温度阈值，获得最低温度判断结果；
根据所述最高温度判断结果和所述最低温度判断结果，获得控制温度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述控制温度和运行模式输入热管理控制模型，所述方法还包括：
基于大数据获得所述目标电池的历史控制数据，获得历史控制数据集；
根据所述历史控制数据集构建所述热管理控制模型；
将所述控制温度和运行模式输入所述热管理控制模型中，得到所述目标温度。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述控制调整风冷装置参数，所述方法还包括：
通过获取所述风冷装置的进风方式，得到进风口参数；
基于历史数据获取所述风冷装置的温控性能，得到风冷-温度列表；
基于所述目标温度与所述风冷-温度列表进行匹配，得到调整数据；
根据所述调整数据对进风口参数进行调整，得到所述控制结果。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取标准评价指标对控制结果进行评估，所述方法还包括：
在预定时间段内对调整后的所述目标电池的工作温度采集，获取工作温度集合；
判断所述工作温度集合中温度是否超过预定温度阈值，得到温度评估结果；
获取所述工作温度集合中的最大温差值，判断是否超过温差阈值，得到温差评估结果；
基于所述温度评估结果和所述温差评估结果对所述控制结果进行评估，得到所述综合评估结果。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括电池模组，所述电池模组由14个磷酸铁锂电池组成，模组两侧各布置7个进口格栅，其中，所述进口格栅距离模组底面10mm，位于两排电池之间的位置。
8.一种基于风冷的热管理装置，其特征在于，所述装置包括：
表面温度获取模块，所述表面温度获取模块用于通过温度采集装置获取目标电池的表面温度，得到温度数据集合，其中，所述温度数据集合包括最高温度和最低温度；
均衡分析模块，所述均衡分析模块用于基于所述最高温度和所述最低温度进行均衡分析，得到控制温度；
运行模式获得模块，所述运行模式获得模块用于获取所述目标电池当前的运行状态，得到运行模式；
控制获得模块，所述控制获得模块用于将所述控制温度和运行模式输入热管理控制模型，得到目标温度；
控制结果获得模块，所述控制结果获得模块用于基于所述控制调整风冷装置参数，得到控制结果；
综合评估模块，所述综合评估模块用于获取标准评价指标对控制结果进行评估，获得综合评估结果；
策略优化模块，所述策略优化模块用于根据所述综合评估结果对所述控制进行优化，得到最优控制方案。
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