[发明专利]一种基于可变格栅的电池模组结构及控制方法

权利要求书

1.一种基于可变格栅的动力电池模组结构控制方法，其特征在于，所述动力电池模组结构包括电池箱体(2)、电芯(1)、上层进风格栅(3)、中层进风格栅(4)、下层进风格栅(5)、上层温度传感器(6)、中层温度传感器(7)、下层温度传感器(8)、车速传感器(9)、电池控制器(10)、驱动单元(15)、风扇(17)、制动单元(16)；

所述电芯(1)置于电池箱体(2)之中，在电池箱体(2)前段开有上层进风格栅(3)、中层进风格栅(4)、下层进风格栅(5)，进风格栅通过进风格栅控制线束与电池控制器(10)相连，出风口置于电池箱体后端；

所述温度传感器置于电芯之间，分为上层温度传感器(6)、中层温度传感器(7)、下层温度传感器(8)，并通过温度传感器信号线束与电池控制器(10)相连，用于获取电芯温度状态信息，并将信息传送给电池控制器(10)；

所述车速传感器(9)用于获取车速状态信息，并将信息传送给电池控制器(10)；

所述电池控制器(10)包括感知单元(11)、混杂控制单元(12)、中央处理单元(13)、切换监督控制单元(14)及LIN通讯模块；所述感知单元(11)为集成在电池控制器电路板上的功能单元，负责对多个传感器传来的信号进行处理；混杂控制单元(12)为集成在电池控制器电路板上的功能单元，根据温度及车速信息对风扇及格栅进行控制，设置符合散热需求的控制器；中央处理单元(13)为集成在电池控制器电路板上的功能单元，负责对感知单元传来的信号进行综合判断；切换监督控制单元(14)为集成在电池控制器电路板上的功能单元，负责在不同散热需求驱动下，通过驱动单元(15)控制风扇控制器和格栅控制器，进而对风扇和格栅进行控制，驱动有效的模式切换，保证切换的稳定性；

所述制动单元(16)根据电池控制器(10)的信号停止电池对外放电，完成车辆的紧急制动，保障电动汽车的安全性；

电池控制器(10)为LICO-24/100集成式电池控制器；

所述动力电池模组结构控制方法包括以下步骤：

步骤1)，上层温度传感器(6)、中层温度传感器(7)、下层温度传感器(8)，获取电芯温度状态信息，并将获得的信息发送给电池控制器(10)；

步骤2)，电池控制器(10)中的感知单元(11)接收温度状态信息，取其平均值，并产生温度输入电信号；

步骤3)，感知单元(11)对温度输入电信号进行判断，当判断电芯某层温度高于30℃时，产生电信号，并将电信号传递至混杂控制单元(12)；

步骤4)，混杂控制单元(12)根据电信号产生风扇需求信号，通过LIN通讯线束传递给驱动单元(15)；驱动单元(15)根据电信号将产生的PWM驱动信号传递至格栅控制器，格栅控制器开启该层格栅；同时驱动单元(15)根据风扇需求信号产生PWM驱动信号传递至风扇控制器，风扇控制器开启风扇(17)且风扇功率随温度的升高而增大；

步骤5)感知单元(11)对热平衡信号进行评估；

步骤6)，当格栅开度开到最大时，格栅开度控制器即产生格栅制动信号，并传递至感知单元；

步骤7)，感知单元(11)产生预制动信号Z₀,并将Z₀传递至中央处理单元(13)；

步骤8)，中央处理单元(13)接收预制动信号Z₀，并与热平衡信号dp综合判断，当中央处理单元判断dp1.5且持续10s以上时，即确认预制动信号，产生制动信号并将该信号传递至混杂控制单元(12)；

步骤9)，混杂控制单元(12)产生相应的控制信号，并产生相应的控制信号传递至驱动单元15；

步骤10)，由驱动单元(15)产生驱动信号，通过LIN通讯线束传递至制动单元(16)，制动单元(16)上报故障信息，中断电池模组对外供电，同时风扇功率保持最大，格栅开度保持最大；

步骤11)，中央处理单元(13)持续对电池状态进行判断，当判断热平衡信号dp在30s内持续低于1.5时，即解除故障警报，混杂控制单元(12)产生相应的控制信号，传递至驱动单元(15)，由驱动单元产生制动单元(16)停止信号，并将信号传递至制动单元(16)，制动单元(16)停止上报故障信息，恢复电池模组对外供电；

步骤12)，上层温度传感器(6)、中层温度传感器(7)、下层温度传感器(8)持续监测电芯温度，并将温度信息传递至感知单元(1)，感知单元判断该层电芯温度持续30s低于30℃时，即产生风扇预制动信号，并将信号传递至中央处理单元(13)；

步骤13)，中央处理单元(13)接收风扇预制动信号，并与热平衡信号综合判断，当中央处理单元判断dp＜0.5且持续30s以上时，即确认风扇预制动信号，同时产生风扇制动信号与格栅关闭信号，并将该信号传递至混杂控制单元(12)；

步骤14)，混杂控制单元(12)产生相应的控制信号，同时将该信号传递至驱动单元(15)，驱动单元产生相应的PWM驱动信号，并将信号分别传递至风扇控制器与格栅控制器，控制风扇及格栅关闭；

步骤15)，重复步骤1)；

感知单元(11)对热平衡进行评估的具体过程为：

步骤a)，感知单元(11)根据电芯厚度对电芯(1)内阻按下式进行估算，

r|_N+1＝r|_N+r_s|_N

其中，r|_N+1为电芯实时电阻值，r|_N为电芯前一秒电阻值，r_s|_N为电芯厚度增长影响电芯电阻值的增长值；

步骤b)，电池控制器(10)中的感知单元(11)对电芯(1)发热量按照下式进行计算，

Q_e＝∫r|_N+1I²(t)dt

其中，r|_N+1为动力电池实时内阻，I为通过动力电池的电流，

同时感知单元(11)对电芯(1)散热量按照下式进行计算；

其中，φ为流量系数，D₁为轮毂直径，D₂为叶轮外径，μ为叶轮外圆周速度，ν_ra为通过电芯的平均风速，A_r电芯迎风面积，t₀为时间参数，γ为风扇散热量修正系数；

步骤c)，电池控制器(10)中的感知单元(11)产生相应的热平衡初始信号dp₀，其中

步骤d)，感知单元(11)对热平衡初始信号按照下式进行修正，

其中，T_ref为环境温度，dp为热平衡信号，T为电芯实时温度；

步骤e)，感知单元(11)基于车速X1、风扇状态X2、格栅开度X3,根据如下公式进行回归分析

当判断Y40时，即认为预测模型的拟合度较高，即确认热平衡信号dp；

步骤f)，感知单元(11)将热平衡信号传递至中央处理单元(13)，由中央处理单元(13)对热平衡信号dp进行判断，当dp0.5时，即产生格栅开度控制信号，经驱动单元(15)产生驱动信号，控制格栅开度随dp的增大而增大。