一種鋰電池管理系統的熱管理方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋰電池管理系統的熱管理方法，包括電池管理系統BMS與電池熱管理系統BTMS，所述電池管理系統用以檢測鋰電池組溫度并評價溫度電池狀態，所述電池熱管理系統用以采取加熱或冷卻的措施進而控制鋰電池的溫度維持在特定范圍；BMS通過對溫度信號的實時采集、分析和處理，評價電池的溫度狀態，并向BTMS發出相應的控制信號，使BTMS采取加熱或冷卻等措施，從而達到控制鋰動力電池溫度在適宜范圍內的目的；同時，將35℃和45℃作為兩個溫控限值，提高鋰電池的使用壽命。
【專利說明】
一種鋰電池管理系統的熱管理方法
技術領域
[0001]本發明涉及電動汽車鋰電池領域，特別是涉及一種鋰電池管理系統的熱管理方法。【背景技術】
[0002]電動汽車的關鍵部件鋰動力電池存在著材料穩定性差，易出現安全問題和使用成本不理想等缺陷。影響動力電池性能最主要的因素是溫度，因此必須采用電池管理系統 (Battery Management System，簡稱BMS)與熱管理系統(Battery Thermal Management Sy stem，簡稱BTMS)共同對其進行合理、有效的熱管理。
[0003]由于鋰電池的種類繁多，其最佳工作溫度范圍也不盡相同。對于磷酸鐵鋰電池，理論上其正常的工作溫度范圍在-1 〇°C?60°C，但是實驗表明其在低溫下(0°C以下)無法使電動汽車行駛。因此，將電動汽車鋰電池的溫度控制范圍定在〇°C?55°C。另外，無論是對電池容量、內阻還是開路電壓的影響，25°C與40°C都是非常接近的。而當電池持續工作在45°C 時，其循環壽命降低約60%，這種情況在高倍率充放電時更為明顯。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明的目的是提供一種鋰電池管理系統的熱管理方法，能夠將鋰電池溫度控制在特定范圍內，提高鋰電池的使用壽命。
[0005]本發明采用以下方案實現:一種鋰電池管理系統的熱管理方法，包括電池管理系統BMS與電池熱管理系統BTMS，所述電池管理系統用以檢測鋰電池組溫度并評價溫度電池狀態，所述電池熱管理系統用以采取加熱或冷卻的措施進而控制鋰電池的溫度維持在特定范圍；
[0006]設鋰電池組各單體電芯的溫度最大值為Tmax，鋰電池組各單體電芯的溫度最小值為Tmin，溫度變化率為AT，具體包括以下情況:
[0007]情況1:當Tmin<0°C時:BMS通知BTMS對鋰電池進行預熱；[〇〇〇8] 情況2:當Tmin彡0°C且Tmax<35°C時:BMS控制鋰電池正常充放電；[〇〇〇9] 情況3:當0°C<Tmin<35°C且35°C<Tmax<45°C時:BMS控制鋰電池正常充放電， 且通知BTMS開啟散熱風扇進行冷卻；[0〇1〇] 情況4:當Tmin彡35°C且Tmax<45°C時:若AT<l°C/min，則在鋰電池正常充放電的同時，BMS通知BTMS開啟散熱風扇進行冷卻;若AT彡l°C/min，則在鋰電池正常充放電、開啟散熱風扇的同時，BMS限制鋰電池的充放電電流；
[0011]情況5:當35°C<Tmin<45°C且45°C<Tmax<55°C時:若AT<0.5°C/min，則在鋰電池正常充放電的同時，BMS通知BTMS開啟散熱風扇進行冷卻；若0.5°C/min彡AT<1°C/ min，則在鋰電池正常充放電、開啟散熱風扇的同時，BMS限制電池的充放電電流;若AT彡1 °C/min，則BMS控制鋰電池停止充放電工作，開啟報警通知工作人員，并對這一次報警做好記錄；[0〇12] 情況6:當Tmin多45°C且Tmax<55°C時:若AT<0.5°C/min，則在鋰電池正常充放電、開啟散熱風扇的同時，BMS限制電池的充放電電流;若AT彡0.5 °C/min，則BMS控制鋰電池停止充放電工作，開啟報警通知工作人員，并對這一次報警做好記錄；[〇〇13] 情況7:當Tmax彡55°C時:BMS控制鋰電池停止進行充放電工作，開啟報警通知工作人員，并對這一次報警做好記錄。[〇〇14] 進一步地，所述電池管理系統對電池溫度的檢測包括對構成鋰電池組各單體電芯的溫度檢測以及對電動汽車電池箱環境溫度的溫度檢測。
[0015]進一步地，所述鋰電池組各單體電芯的溫度與電池箱內環境溫度的差值為溫升， 設溫升最大值為6°C ;各單體電芯之間的溫度差值為溫差，設溫差最大值為3.5°C。
[0016]進一步地，所述電池管理系統與一無線通信模塊電性相連，用以將檢測到的鋰電池組溫度信息傳輸至一云平臺，所述云平臺對上傳的溫度信息進行統計，并得出各電動汽車品牌的鋰電池被所述電池管理系統控制停止進行充放電工作的時間，供用戶登錄查看。
[0017]進一步地，所述電池管理系統與整車控制器相連，所述電池管理系統從所述整車控制器獲取車輛已運行公里數，所述云平臺根據車輛已運行公里數統計各電動汽車品牌的鋰電池的平均使用壽命。
[0018]進一步地，所述電池管理系統與一超聲波體積傳感器電性相連，所述超聲波體積傳感器設置于電池箱內表面，用以檢測各單體電芯是否變形，當檢測到單體電芯變形時，所述電池管理系統控制鋰電池停止進行充放電工作，開啟報警通知工作人員，并對這一次報警做好記錄。
[0019]與現有技術相比，本發明具有以下優點:在鋰電池的熱管理方法中，BMS主要負責檢測溫度和評價電池溫度狀態。溫度的檢測包括對構成電池組各單體電芯的溫度檢測，和對電動汽車電池箱環境溫度的檢測。通過對溫度信號的實時采集、分析和處理，BMS可以評價電池的溫度狀態，并向BTMS發出相應的控制信號，使BTMS采取加熱或冷卻等措施，從而達到控制鋰動力電池溫度在適宜范圍內的目的。同時，將35°C和45°C作為兩個溫控限值，提高鋰電池的使用壽命。【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的方法原理框圖。【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明。
[0022]本實施例提供一種鋰電池管理系統的熱管理方法，如圖1所示，包括電池管理系統 BMS與電池熱管理系統BTMS，所述電池管理系統用以檢測鋰電池組溫度并評價溫度電池狀態，所述電池熱管理系統用以采取加熱或冷卻的措施進而控制鋰電池的溫度維持在特定范圍；
[0023]設鋰電池組各單體電芯的溫度最大值為Tmax，鋰電池組各單體電芯的溫度最小值為Tmin，溫度變化率為AT，具體包括以下情況:[〇〇24] 情況1:當Tmin<0°C時:BMS通知BTMS對鋰電池進行預熱；[〇〇25] 情況2:當Tmin彡0°C且Tmax<35°C時:BMS控制鋰電池正常充放電；
[0026] 情況3:當0°C<Tmin<35°C且35°C<Tmax<45°C時:BMS控制鋰電池正常充放電， 且通知BTMS開啟散熱風扇進行冷卻；[〇〇27] 情況4:當Tmin彡35°C且Tmax<45°C時:若AT<l°C/min，則在鋰電池正常充放電的同時，BMS通知BTMS開啟散熱風扇進行冷卻;若AT彡l°C/min，則在鋰電池正常充放電、開啟散熱風扇的同時，BMS限制鋰電池的充放電電流；
[0028]情況5:當35°C<Tmin<45°C且45°C<Tmax<55°C時:若AT<0.5°C/min，則在鋰電池正常充放電的同時，BMS通知BTMS開啟散熱風扇進行冷卻；若0.5°C/min彡AT<1°C/ min，則在鋰電池正常充放電、開啟散熱風扇的同時，BMS限制電池的充放電電流;若AT彡1 °C/min，則BMS控制鋰電池停止充放電工作，開啟報警通知工作人員，并對這一次報警做好記錄；[〇〇29] 情況6:當Tmin彡45°C且Tmax<55°C時:若厶1'<0.5°(:/111111，則在鋰電池正常充放電、開啟散熱風扇的同時，BMS限制電池的充放電電流;若AT彡0.5 °C/min，則BMS控制鋰電池停止充放電工作，開啟報警通知工作人員，并對這一次報警做好記錄；
[0030] 情況7:當Tmax彡55°C時:BMS控制鋰電池停止進行充放電工作，開啟報警通知工作人員，并對這一次報警做好記錄。[〇〇31]在本實施例中，所述電池管理系統對電池溫度的檢測包括對構成鋰電池組各單體電芯的溫度檢測以及對電動汽車電池箱環境溫度的溫度檢測。
[0032]在本實施例中，所述鋰電池組各單體電芯的溫度與電池箱內環境溫度的差值為溫升，設溫升最大值為6 °C ;各單體電芯之間的溫度差值為溫差，設溫差最大值為3.5 °C。[〇〇33]在本實施例中，所述電池管理系統與一無線通信模塊電性相連，用以將檢測到的鋰電池組溫度信息傳輸至一云平臺，所述云平臺對上傳的溫度信息進行統計，并得出各電動汽車品牌的鋰電池被所述電池管理系統控制停止進行充放電工作的時間，供用戶登錄查看。[〇〇34]在本實施例中，所述電池管理系統與整車控制器相連，所述電池管理系統從所述整車控制器獲取車輛已運行公里數，所述云平臺根據車輛已運行公里數統計各電動汽車品牌的鋰電池的平均使用壽命。
[0035]在本實施例中，所述電池管理系統與一超聲波體積傳感器電性相連，所述超聲波體積傳感器設置于電池箱內表面，用以檢測各單體電芯是否變形，當檢測到單體電芯變形時，所述電池管理系統控制鋰電池停止進行充放電工作，開啟報警通知工作人員，并對這一次報警做好記錄。
[0036]以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
【主權項】
1.一種鋰電池管理系統的熱管理方法，其特征在于:包括電池管理系統BMS與電池熱管 理系統BTMS，所述電池管理系統用以檢測鋰電池組溫度并評價溫度電池狀態，所述電池熱 管理系統用以采取加熱或冷卻的措施進而控制鋰電池的溫度維持在特定范圍；設鋰電池組各單體電芯的溫度最大值為Tmax，鋰電池組各單體電芯的溫度最小值為 Tmin，溫度變化率為AT，具體包括以下情況:情況1:當Tmin<0°C時:BMS通知BTMS對鋰電池進行預熱；情況2:當Tmin彡0°C且Tmax<35°C時:BMS控制鋰電池正常充放電；情況3:當0°C<Tmin<35°C且35°C<Tmax<45°C時:BMS控制鋰電池正常充放電，且通 知BTMS開啟散熱風扇進行冷卻；情況4:當Tmin彡35°C且Tmax<45°C時:若AT<l°C/min，則在鋰電池正常充放電的同 時，BMS通知BTMS開啟散熱風扇進行冷卻;若AT彡1°C/min，則在鋰電池正常充放電、開啟散 熱風扇的同時，BMS限制鋰電池的充放電電流；情況5:當35 °C <Tmin<45 °C 且45 °C <Tmax< 55 °C 時:若 AT<0 ? 5 °C /min，則在鋰電池 正常充放電的同時，BMS通知BTMS開啟散熱風扇進行冷卻;若0.5°C/min彡AT< l°C/min，則 在鋰電池正常充放電、開啟散熱風扇的同時，BMS限制電池的充放電電流;若A T多1°C /min， 則BMS控制鋰電池停止充放電工作，開啟報警通知工作人員，并對這一次報警做好記錄；情況6:當Tmin彡45°C且Tmax<55°C時:若AT<0.5°C/min，則在鋰電池正常充放電、開 啟散熱風扇的同時，BMS限制電池的充放電電流;若AT》0.5 °C /mi n，則BMS控制鋰電池停止 充放電工作，開啟報警通知工作人員，并對這一次報警做好記錄；情況7:當Tmax彡55°C時:BMS控制鋰電池停止進行充放電工作，開啟報警通知工作人 員，并對這一次報警做好記錄。2.根據權利要求1所述的一種鋰電池管理系統的熱管理方法，其特征在于:所述電池管 理系統對電池溫度的檢測包括對構成鋰電池組各單體電芯的溫度檢測以及對電動汽車電 池箱環境溫度的溫度檢測。3.根據權利要求1所述的一種鋰電池管理系統的熱管理方法，其特征在于:所述鋰電池 組各單體電芯的溫度與電池箱內環境溫度的差值為溫升，設溫升最大值為6°C;各單體電芯 之間的溫度差值為溫差，設溫差最大值為3.5°C。4.根據權利要求1所述的一種鋰電池管理系統的熱管理方法，其特征在于:所述電池管 理系統與一無線通信模塊電性相連，用以將檢測到的鋰電池組溫度信息傳輸至一云平臺， 所述云平臺對上傳的溫度信息進行統計，并得出各電動汽車品牌的鋰電池被所述電池管理 系統控制停止進行充放電工作的時間，供用戶登錄查看。5.根據權利要求4所述的一種鋰電池管理系統的熱管理方法，其特征在于:所述電池管 理系統與整車控制器相連，所述電池管理系統從所述整車控制器獲取車輛已運行公里數， 所述云平臺根據車輛已運行公里數統計各電動汽車品牌的鋰電池的平均使用壽命。6.根據權利要求1所述的一種鋰電池管理系統的熱管理方法，其特征在于:所述電池管 理系統與一超聲波體積傳感器電性相連，所述超聲波體積傳感器設置于電池箱內表面，用 以檢測各單體電芯是否變形，當檢測到單體電芯變形時，所述電池管理系統控制鋰電池停 止進行充放電工作，開啟報警通知工作人員，并對這一次報警做好記錄。
【文檔編號】H01M10/617GK105958138SQ201610497799
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】王秋霞, 林立生, 劉克, 王水發, 陳佳煥, 盧儒樟
【申請人】福建船政交通職業學院