[发明专利]一种电池温度管理系统、方法及计算机系统

说明书

本发明公开了一种电池温度管理系统及方法、电池的电化学‑热耦合模型的建模方法以及计算机系统，该系统包括：至少一个温度控制装置，温度控制装置与电池的多个部位中的至少一个部位对应，用于冷却和/或加热至少一个部位；与温度控制装置连接的至少包括热管理系统的电池管理系统，热管理系统用于确定至少一个部位对应的当前温度、电池的使用情况以及电池的当前环境温度；根据电池的使用情况以及电池的当前环境温度确定至少一个部位对应的理想温度；根据至少一个部位对应的当前温度以及理想温度向温度控制装置发送冷却和/或加热至少一个部位的热控制指令。本发明通过将电池温度自动调节至理想温度，以产生最佳的性能和增加其使用寿命。

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，特别涉及一种电池温度管理系统及方法、电池的电化学-热耦合模型的建模方法以及计算机系统。

背景技术

锂离子电池因其能量密度高、工作电压高、自放电率低等特点，被广泛应用于储能应用和为电动汽车提供动力以及应用于诸如笔记本电脑、手机等个人电子设备中。然而，每次充电的续航里程、充电时间、成本、安全性，以及最重要的寿命，仍然是锂离子电池面临的严峻挑战，特别是在需要长期行驶和更高的使用寿命(10-15年)的电动汽车的应用中。

固体电解质界面(SEI)和锂镀的增长被认为是主要的引起电池单元容量衰减和内阻增加以及导致电池寿命缩短的退化模式。SEI是由于不必要的反应而在活性粒子表面形成的一层钝化层。锂(Li)镀是一种锂离子在SEI层下面的阳极活性粒子表面被还原为金属锂的阴极反应。当电池单元发生松弛效应或放电时，部分金属锂会被剥离，以及金属锂中的死锂，不能被氧化成Li+，这些将会导致了除电池单元容量衰减之外的安全问题(树晶生长)。锂镀和SEI生长都是由负极中的寄生(非期望的)反应引起的。这些反应的速率强烈地依赖于电池单元的循环条件和设计，并随充电速率的增加而增加。SEI生长和镀锂已被广泛研究，研究人员主要提出电解液添加剂来降低不必要的反应的速率。然而，应用于最先进的电动汽车技术的新一代锂离子电池必然会有更高的充电速率，这将导致电池单元高速率的产生热量，从而导致安全问题。

不同的电动汽车采用不同的冷却系统来释放电池经历快速充电产生的热量。大多数冷却系统设计采用了单独只对电池的顶部、底部或中部加热和/或冷却的设计，主要考虑安全问题，以保持温度低于电池允许的最高温度，而并未考虑到电池单元的退化和寿命。然而，电池中非均匀的温度、电流密度、局部SOC和锂镀，所有这些都将导致电池单元的非均匀的退化以及影响电池单元的寿命。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种电池温度管理系统及方法、电池的电化学-热耦合模型的建模方法以及计算机系统，以克服现有技术中单独只对电池的顶部、底部或中部加热和/或冷却的设计，不能避免电池在充放电过程中的非均匀的温度、电流密度、局部SOC和锂镀等现象，导致电池单元的非均匀的退化以及影响电池单元的寿命等问题。

为解决上述一个或多个技术问题，本发明采用的技术方案是：

一方面，提供了一种电池温度管理系统，该系统包括：

至少一个温度控制装置，所述温度控制装置与电池的多个部位中的至少一个部位对应，用于冷却和/或加热所述至少一个部位；

电池管理系统，所述电池管理系统至少包括热管理系统，所述电池管理系统与所述温度控制装置连接，所述热管理系统用于

确定所述至少一个部位对应的当前温度、所述电池的使用情况以及所述电池的当前环境温度；

根据所述电池的使用情况以及所述电池的当前环境温度确定所述至少一个部位对应的理想温度；

根据所述至少一个部位对应的当前温度以及理想温度向所述温度控制装置发送冷却和/或加热所述至少一个部位的热控制指令。

进一步的，所述电池的多个部位至少包括电池的顶部、底部以及中部中的一个。