[0001] 本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种动力电池热管理方法、装置、计算机设备和存储介质。

[0002] 温度对动力电池的荷电保持能力、循环寿命及电池安全等方面都具有重大影响，因此如何通过合理的手段使动力电池的工作温度保持在最适宜的工作温度(10‑30℃之间)至关重要。

[0003] 目前行业内的电池热管理单元在温度感知方面不够实时，或者无法做出主动预警和自主温度调节，故，亟需改进。

[0039] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

[0040] 随着以电动汽车为代表的新能源汽车的逐渐普及，动力电池作为核心供能器件显得尤为重要，动力电池的使用性能和安全性能已经成为消费者最为关心的焦点问题。如何通过合理有效的手段解决动力电池的温控问题，也就掌握了提升动力电池的使用性能和安全性能的关键。众所周知，在所有环境因素中，温度对动力电池的充放电性能影响最大：在高温环境下，电池的副反应会加快，高温下充电时电池材料的性能会退化，电池循环寿命也将大大缩短，温度过高还会发生鼓包胀气、隔膜变形、电解液分解甚至热失控导致的爆炸等安全问题；在低温环境下，电池活性物质的动力学过程会放慢，电解液粘度和内阻增大，反应速度变慢，电池放电能力和输出功率下降，电池长时间在低温环境下工作和充放电，阳极表面还会析锂，对电池容量造成不可逆损害，进而影响汽车的续航能力。基于此，如图1所示，本实施例提供了一种动力电池热管理系统，包括：

[0041] 植入式温度采集模块，对电池内部的温度进行实时探测与采集；

[0042] 温度数据转换和传输模块，对采集到的温度数据进行转换调制，并传输给下一个模块；

[0043] 温度信号接收模块，接收电池内部传输出来的温度数据；

[0044] 温度数据诊断模块，对接收到的电池内部温度数据进行处理，得出电池内部温度状态、判断电池内部温度是否超出阈值范围；

[0045] 具体的，温度数据诊断模块植入预先搭建的算法模型，通过电池内部的温度数据和电池材料体系的映射关系诊断电池的工作状态和健康状态，判断是否超出阈值；

[0046] 温度数据外发模块，将处理后的温度数据转换成特定的信号形式，并外发至预警单元；

[0047] 预警单元中的信号接收模块，对电池内部发送出来的数据进行接收和调制，并传递到下一个预警单元中的数据处理模块；

[0048] 预警单元中的数据处理模块，将来自上一模块传输来的数据进行处理，依据电池内部的温度参数对电池的安全状态和健康状态进行判断，并将判断结果发送给预警单元中的警示报警模块；

[0049] 预警单元中的警示报警模块，根据预警单元中的数据处理模块发送来的判断结果指令做出相应的警示报警行为。

[0050] 在一个实施例中，如图2所示，提供了一种动力电池热管理方法，由图1中的温度数据转换和传输模块执行，包括以下步骤：

[0051] S101，在通过电池外部设置的温度自调节单元对电池温度进行调节的情况下，采集电池内部温度数据。

[0052] 其中，温度自调节单元分为内外两层：内层使用温控相变材料，外层使用温控形变材料。内外层组合制造温度自适应覆层，即散热模块和保温模块一体集成模式。

[0053] 可以理解的是，高温情况下，内层温控相变材料的红外辐射率会维持约90％的高红外辐射率以散热；当温度下降时，内层温控相变材料的红外辐射率会下降到20％左右，开启保温模式。炎热时，温控形变材料会膨胀，致使异构双层致动器将向环境弯曲，镂空部分可以直接将电池红外辐射传递到环境中，同时增强空气对流，强化散热效果；寒冷时，温控形变材料薄膜致动器将恢复其原始扁平状，致动器可以将红外体辐射反射回电池，同时抑制由其低红外发射率引起的红外辐射，有助于抑制热量的流失，达到保温目的。

[0054] S102，通过目标波段，将电池内部温度数据发送至预警单元。

[0055] 其中，预警单元用于根据电池内部温度数据和电池的材料体系，确定电池工作状态，并在电池工作状态异常时，生成预警信息。

[0056] 相应的，特定材料体系的电池在不同的健康状态下的内部温度不同，通过对电池内部采集的温度处理和判断解析出电池内部电极活性物质、健康状态和工作状态。

[0057] 可选的，警单元的信息处理模块植入预先搭建的算法模型，通过电池内部的温度数据和电池安全状态的映射关系决定是否发出执行预警的指令。

[0058] 可以理解的是，特定材料体系的电池在不同的健康状态下的内部温度不同，通过对电池内部采集的温度处理和判断解析出电池内部电极活性物质、健康状态和工作状态；温度阈值需要提前设定，阈值参数需要根据不同材料体系的电池各自最适宜的温度范围进行设定。可选的，预警单元的警示模块在接收到超出温度阈值的数据指令后发出报警信号；
向电池外部预警单元定向发送的信号可以是声波或者电磁波，但需要具有穿透能力强的特性。预警单元执行的预警信息可以是声音，图像或者机械振动，但必须是人的感官易察觉且留有记忆点的刺激形式。

[0059] 上述动力电池热管理方法中，电池外部设置的温度自调节单元能够根据外界温度的变化进行自主温控，使电池处于适宜的工作温度环境，而非传统的先监测到温度异常后发出温度调节指令，再做出温度调节行为的模式，既能有效节省额外输入的用于温度调节的外部能量，又能“防患于未然”，避免电池有工作温度异常的短期时段；采集电池内部的温度，并通过电池外部的预警单元可以向使用者发出电池状态异常预警行为，使用者及时对电池的异常状态采取有效措施，能够对动力电池进行有效热管理。

[0060] 在其中一个实施例中，本实施例提供了一种采集电池内部温度数据的可选方式，具体实现过程可以包括：通过布设在电池内部电极隔膜的预卷层的植入式温度传感器，采集电池内部温度数据。

[0061] 进一步的，对电池内部温度数据进行调制，通过目标波段，将调制后的电池内部温度数据发送至预警单元。

[0062] 可选的，温度采集模块主要部分为温敏材料传感器。对温度数据的接收在植入式温度采集模块感器探测采集之后间隔1ms进行，采集周期是100ms，植入位置/采集点包括但不限于电极隔膜的预卷层。

[0063] 其中，目标波段为频率小于100Hz的波段。

[0064] 本实施例中，温度数据采集完成后，通过增强信号发送至电池外，由信号接收模块接收该信号。对电池内部外发的含有温度信息的信号进行数据处理，得出电池内部温度参量数据。将电池内部温度参量进行调制，并向电池外部预警单元的信号接收模块进行定向发送。电池参量数据发送模块，对反射波数据处理模块得到的电池内部数据进行数据调制，通过特定波段传递到电池外部。电池内部外发的信号必须具备穿透能力强的特点，比如低频声波(但不限于声波)，典型的声波频率为100Hz。

[0065] 在其中一个实施例中，温度自调节单元，包括：内层温控相变材料，设置于电池的外侧；外层温控形变材料，设置于内层温控相变材料的外侧；内外层组合制造温度自适应覆层，即散热模块和保温模块一体集成模式。

[0066] 可选的，温敏相变材料主体为二氧化钒，相变温度通过调节掺杂金属钨的原子数百分比来控制。温敏形变材料主体为聚乙烯，在其表面沉积铜金属层，利用两层材料的热膨胀能力不匹配，使异构双层致动器完成电池方向的贴合以及向外环境方向的弯曲，从而达到保温和散热的效果。

[0067] 其中，温度自调节单元分为内外两层，双重控温，效果更明显。内层为温敏相变材料，外层为温敏形变材料，温度自调节单元既可以设置在电池模组外，不占用模组内部用于布置电芯的有效空间，又可以针对每一个电芯单独使用，不会破坏电芯的结构和材料性质。温敏相变材料主要成分为二氧化钒(可以采用二氧化钒但不限于该温度相变材料)，掺杂元素为钨金属，并通过改变钨的含量控制相变温度(即自控温温度)；温敏形变材料起“致动器”作用的是聚乙烯，起支撑散热作用的是聚乙烯表面的镀层金属铜。温度自调节单元为非全封闭式，方便内部温度信号的外发。自主控温单元实现温度自调节功能所需的能量来自相变材料和形变材料本身，不涉及外部能量的干涉或输入，温度感知与诊断单元对温度数据进行采集、接收、处理以及各模块间的信号传递所需的能量来自于电池内部电能，预警单元信号接收、数据处理以及做出预警行为所需能量来自于电池外部。

[0068] 进一步，温敏相变材料和温敏形变材料能够实时感知电池所处的环境温度变化，内外双层温控材料协同调节电池的温度；组成温度自调节单元的相变材料和形变材料能根据外界温度的变化进行自主温控，使电池处于适宜的工作温度环境，而非传统的先监测到温度异常后发出温度调节指令，再做出温度调节行为的模式，既能有效节省额外输入的用于温度调节的外部能量，又能“防患于未然”。

[0069] 高温情况下，内层温控相变材料的红外辐射率会维持约90％的高红外辐射率以散热；当温度下降时，内层温控相变材料的红外辐射率会下降到20％左右，开启保温模式。炎热时，温控形变材料会膨胀，致使异构双层致动器将向环境弯曲，镂空部分可以直接将电池红外辐射传递到环境中，同时增强空气对流，强化散热效果；寒冷时，温控形变材料薄膜致动器将恢复其原始扁平状，致动器可以将红外体辐射反射回电池，同时抑制由其低红外发射率引起的红外辐射，有助于抑制热量的流失，达到保温目的。

[0070] 进一步的，温度自调节单元为非封闭式结构。

[0071] 本实施例中，自主控温单元实现温度自调节功能所需的能量来自相变材料和形变材料本身，不涉及外部能量的干涉或输入，温度感知与诊断单元对温度数据进行采集、接收、处理以及各模块间的信号传递所需的能量来自于电池内部电能，预警单元信号接收、数据处理以及做出预警行为所需能量来自于电池外部。

[0072] 应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

[0073] 基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的动力电池热管理方法的动力电池热管理装置1。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个动力电池热管理装置1实施例中的具体限定可以参见上文中对于动力电池热管理方法的限定，在此不再赘述。

[0074] 在一个实施例中，如图3所示，提供了一种动力电池热管理装置1，包括：采集模块11和传输模块12，其中：

[0075] 采集模块11，用于在通过电池外部设置的温度自调节单元对电池温度进行调节的情况下，采集电池内部温度数据；

[0076] 传输模块12，用于通过目标波段，将电池内部温度数据发送至预警单元；

[0077] 其中，预警单元用于根据电池内部温度数据和电池的材料体系，确定电池工作状态，并在电池工作状态异常时，生成预警信息。

[0078] 在其中一个实施例中，采集模块11还用于：通过布设在电池内部电极隔膜的预卷层的植入式温度传感器，采集电池内部温度数据。

[0079] 在其中一个实施例中，传输模块12，还用于：对电池内部温度数据进行调制，通过目标波段，将调制后的电池内部温度数据发送至预警单元。

[0080] 在其中一个实施例中，目标波段为频率小于100Hz的波段。

[0081] 在其中一个实施例中，温度自调节单元，包括：

[0082] 内层温控相变材料，设置于电池的外侧；

[0083] 外层温控形变材料，设置于内层温控相变材料的外侧。

[0084] 在其中一个实施例中，温度自调节单元为非封闭式结构。

[0085] 上述动力电池热管理装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

[0086] 在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储XX数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种动力电池热管理方法。

[0087] 本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

[0088] 在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

[0089] 在通过电池外部设置的温度自调节单元对电池温度进行调节的情况下，采集电池内部温度数据；

[0090] 通过目标波段，将所述电池内部温度数据发送至预警单元；

[0091] 其中，所述预警单元用于根据所述电池内部温度数据和所述电池的材料体系，确定电池工作状态，并在所述电池工作状态异常时，生成预警信息。

[0092] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序所述采集电池内部温度数据的逻辑时，具体实现以下步骤：通过布设在电池内部电极隔膜的预卷层的植入式温度传感器，采集电池内部温度数据。

[0093] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序所述通过目标波段，将所述电池内部温度数据发送至预警单元的逻辑时，具体实现以下步骤：对所述电池内部温度数据进行调制，通过目标波段，将调制后的电池内部温度数据发送至预警单元。

[0094] 在一个实施例中，所述目标波段为频率小于100Hz的波段。

[0095] 在一个实施例中，所述温度自调节单元，包括：内层温控相变材料，设置于所述电池的外侧；外层温控形变材料，设置于所述内层温控相变材料的外侧。

[0096] 在一个实施例中，所述温度自调节单元为非封闭式结构。

[0097] 在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

[0098] 在通过电池外部设置的温度自调节单元对电池温度进行调节的情况下，采集电池内部温度数据；

[0099] 通过目标波段，将所述电池内部温度数据发送至预警单元；

[0100] 其中，所述预警单元用于根据所述电池内部温度数据和所述电池的材料体系，确定电池工作状态，并在所述电池工作状态异常时，生成预警信息。

[0101] 在一个实施例中，计算机程序采集电池内部温度数据的逻辑被处理器执行时，具体实现以下步骤：通过布设在电池内部电极隔膜的预卷层的植入式温度传感器，采集电池内部温度数据。

[0102] 在一个实施例中，计算机程序所述通过目标波段，将所述电池内部温度数据发送至预警单元的逻辑被处理器执行时，具体实现以下步骤：对所述电池内部温度数据进行调制，通过目标波段，将调制后的电池内部温度数据发送至预警单元。

[0103] 在一个实施例中，所述目标波段为频率小于100Hz的波段。

[0104] 在一个实施例中，所述温度自调节单元，包括：

[0105] 内层温控相变材料，设置于所述电池的外侧；

[0106] 外层温控形变材料，设置于所述内层温控相变材料的外侧。

[0107] 在一个实施例中，所述温度自调节单元为非封闭式结构。

[0108] 在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

[0109] 在通过电池外部设置的温度自调节单元对电池温度进行调节的情况下，采集电池内部温度数据；

[0110] 通过目标波段，将所述电池内部温度数据发送至预警单元；

[0111] 其中，所述预警单元用于根据所述电池内部温度数据和所述电池的材料体系，确定电池工作状态，并在所述电池工作状态异常时，生成预警信息。

[0112] 在一个实施例中，计算机程序采集电池内部温度数据的逻辑被处理器执行时，具体实现以下步骤：通过布设在电池内部电极隔膜的预卷层的植入式温度传感器，采集电池内部温度数据。

[0113] 在一个实施例中，计算机程序所述通过目标波段，将所述电池内部温度数据发送至预警单元的逻辑被处理器执行时，具体实现以下步骤：对所述电池内部温度数据进行调制，通过目标波段，将调制后的电池内部温度数据发送至预警单元。

[0114] 在一个实施例中，所述目标波段为频率小于100Hz的波段。

[0115] 在一个实施例中，所述温度自调节单元，包括：

[0116] 内层温控相变材料，设置于所述电池的外侧；

[0117] 外层温控形变材料，设置于所述内层温控相变材料的外侧。

[0118] 在一个实施例中，所述温度自调节单元为非封闭式结构。

[0119] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read‑Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。

[0120] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0121] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。