[发明专利]一种基于模糊模型预测控制的锂电池温度控制系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于模糊模型预测控制的锂电池温度控制系统和方法。温度采样模块安装于锂电池表面，电流采样模块连接锂电池输出，电流采样模块经SOC估计模块连接到温度控制模块，温度控制模块连接到散热模块；温度采样模块采集锂电池的电池表面温度，电流采样模块采集锂电池的输出电流，SOC估计模块接收来自电流采样模块采集到的锂电池输出电流处理估计获得电池的SOC值，将电池表面温度、SOC值、输出电流发送到温度控制模块，温度控制模块根据锂电池放电时的温升特性，控制散热模块进行散热。本发明既能降低锂电池温升速率，又能减少锂电池用于散热的能量消耗，延长了锂电池的使用寿命和续航能力。

技术领域

本发明涉及了一种锂电池温度管理领域，尤其是涉及了一种基于模糊模型预测控制的锂电池温度控制系统和方法。

背景技术

锂离子电池由于能量密度高、输出功率大和无记忆性等优点已广泛应用于众多领域，包括动力储能、发电储能等方面。但是锂的化学性质非常活泼，是一种强还原剂，接触氧气等氧化剂会发生燃烧爆炸等安全事故。同时，锂电池在充放电过程中会产生大量热量，导致锂电池温度升高，过高的温度可能引起电池内部短路，电池外壳破裂，进而导致漏液、起火等事故。而且，锂电池长时间工作在高温条件下会大幅降低性能。有实验表明，即使没有充放电的情况下，放置在45℃以上的高温环境中，半年以后锂电池也会发生30％不可逆的容量损失。因此必须对锂电池进行散热处理。现有技术的解决方式是在锂电池上设置有温度传感器进行温度检测，电池温度管理系统通过温度传感器检测电池的温度，当温度达到设定值时，散热模块以一个固定的散热强度对电池进行散热，当温度降到设定值时，散热模块停止散热。

这种温度管理方法过于简单，温度控制不准确，当温度达到设定值时，散热模块会频繁开启和关闭，影响散热系统的稳定性和使用寿命。而且这种方法没有针对锂电池建模，不能根据温度的变化动态调节散热强度，也没有考虑散热时消耗的能量，针对现有技术存在的缺陷，有必要提出一种技术方案以克服现有技术的缺陷。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于模糊模型预测控制的锂电池温度控制系统和方法，既能防止锂离子电池温度升高过快，又能降低散热模块的能量消耗，避免锂电池温度过高的同时提升锂电池的续航能力。

要解决上述技术问题，本发明采用技术方案包括以下步骤：

一、一种基于模糊模型预测控制的锂电池温度控制系统：

控制系统包含锂电池、温度采样模块、电流采样模块、SOC估计模块、温度控制模块和散热模块，温度采样模块安装于锂电池表面，电流采样模块连接锂电池输出，电流采样模块经SOC估计模块连接到温度控制模块，温度控制模块连接到散热模块，散热模块朝向锂电池进行散热。

所述的温度采样模块采集锂电池的电池表面温度，电流采样模块采集锂电池的输出电流，SOC估计模块接收来自电流采样模块采集到的锂电池输出电流处理估计获得电池的SOC值，将电池表面温度、SOC值、输出电流发送到温度控制模块，温度控制模块根据锂电池放电时的温升特性，控制散热模块进行散热。

所述的锂电池采用三元锂电池，优选采用18650锂电池。

所述锂电池为温度采样模块、电流采样模块、温度控制模块和散热模块供电；

所述温度采样模块用于采集锂电池表面的温度并将温度信息发送给所述温度控制模块；

所述电流采样模块用于采集锂电池的电流值，并将电流信息发送给所述温度控制模块和SOC估计模块；

所述SOC估计模块用于根据电流信息估计锂电池的SOC值，并将所估计的SOC值和收到的电流值发送给所述温度控制模块；

所述温度控制模块与温度采样模块、SOC估计模块相连接，根据锂电池的二阶RC等效电路模型，利用模糊模型预测控制算法求得最优散热强度，并发送散热控制信号给散热模块；