本申請(qǐng)涉及礦用機(jī)械，尤其涉及一種電池安全控制系統(tǒng)、方法及純電礦車(chē)。
背景技術(shù)：
1、礦用自卸車(chē)在工程建設(shè)與資源開(kāi)發(fā)進(jìn)程中扮演著極為重要的角色，是土方建設(shè)和露天礦山開(kāi)采的的關(guān)鍵設(shè)備之一。隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，純電動(dòng)礦用自卸車(chē)應(yīng)運(yùn)而生，它不僅契合了當(dāng)下綠色礦業(yè)的發(fā)展理念，更是為建設(shè)環(huán)境友好型的綠色礦山提供了全新的解決方案。
2、電池箱作為純電動(dòng)礦車(chē)的關(guān)鍵部件，其安全性始終是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。電池在過(guò)充、過(guò)熱、撞擊、短路等異常使用條件下，溫度異常升高，會(huì)引發(fā)電池內(nèi)部的一系列化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)不僅會(huì)導(dǎo)致電池脹氣、冒煙、安全閥打開(kāi)等現(xiàn)象，還會(huì)釋放大量熱量，使整個(gè)電池溫度進(jìn)一步升高。隨著溫度的不斷攀升，各個(gè)化學(xué)反應(yīng)愈發(fā)劇烈，電池溫度不可控地迅速上升，最終可能引起燃燒或爆炸，造成嚴(yán)重的安全事故。
3、因此，準(zhǔn)確判斷電池安全度，并依據(jù)安全度采取相應(yīng)的措施，對(duì)于避免嚴(yán)重安全事故的發(fā)生至關(guān)重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)第一方面提供了一種電池安全控制方法，包括以下步驟：
2、步驟s1、獲取電池的當(dāng)前溫度和當(dāng)前電流，獲取熱管理系統(tǒng)的當(dāng)前冷卻功率，并發(fā)送給整車(chē)控制器；
3、步驟s2、基于電池的當(dāng)前溫度、當(dāng)前電流和熱管理系統(tǒng)的當(dāng)前冷卻功率獲得對(duì)應(yīng)的對(duì)流換熱系數(shù)；
4、步驟s3、基于對(duì)流換熱系數(shù)計(jì)算出下一時(shí)刻電池溫度；
5、步驟s4、基于下一時(shí)刻電池溫度進(jìn)行電池安全度判斷，其中，所述電池安全度判斷包括：判斷下一時(shí)刻電池溫度是否大于等于第三閾值，若是，通過(guò)整車(chē)控制器進(jìn)行第三級(jí)整車(chē)安全操作，若否，繼續(xù)判斷下一時(shí)刻電池溫度是否大于等于第二閾值，若是，通過(guò)整車(chē)控制器進(jìn)行第二級(jí)整車(chē)安全操作，若否，繼續(xù)判斷下一時(shí)刻電池溫度是否大于等于第一閾值，若是，通過(guò)整車(chē)控制器進(jìn)行第一級(jí)整車(chē)安全操作，若否，則結(jié)束判斷。
6、進(jìn)一步的，步驟s4中，所述第三級(jí)整車(chē)安全操作包括顯示儀表發(fā)出紅燈報(bào)警，并提示停車(chē)檢修，同時(shí)開(kāi)啟五分鐘停車(chē)下高壓倒計(jì)時(shí)，倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，整車(chē)控制器控制模高壓控制盒進(jìn)行下高壓電操作；所述第二級(jí)整車(chē)安全操作包括顯示儀表發(fā)出黃燈報(bào)警，并提示司機(jī)停車(chē)休息重啟，所述第一級(jí)整車(chē)安全操作包括整車(chē)控制器發(fā)can總線信息給電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，從而提升制冷功率。
7、進(jìn)一步的，在步驟s1之前還包括步驟s0、建立對(duì)流換熱系數(shù)集合，所述建立對(duì)流換熱系數(shù)集合包括：多次記錄充電soc從0%到100%全過(guò)程中不同時(shí)刻的電池溫度值、電池電流以及熱管理系統(tǒng)的冷卻功率，并且多次記錄車(chē)輛行駛?cè)^(guò)程中不同時(shí)刻、工況的電池溫度值、電池電流以及熱管理系統(tǒng)的冷卻功率；利用電池溫度值、電池電流以及熱管理系統(tǒng)的冷卻功率的數(shù)據(jù)樣本利用最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，獲得對(duì)流換熱系數(shù)集合。
8、進(jìn)一步的，步驟s3中，利用如下公式計(jì)算出下一時(shí)刻電池溫度：
9、tnext=tcurrent+(i2*rinternal-pcool)*δt/m*c*k，其中，
10、tnext為下一時(shí)刻電池溫度(°c)，
11、tcurrent為當(dāng)前電池溫度(°c)，
12、i為電池電流(a)、充電為正、放電為負(fù)，
13、rinternal為電池內(nèi)阻(ω)，
14、pcool為熱管理系統(tǒng)的冷卻功率（w），
15、δt為時(shí)間步長(zhǎng)(秒)，
16、m為電池質(zhì)量(kg)，
17、c為電池比熱容(j/(kg·°c))，
18、k為對(duì)流換熱系數(shù)。
19、本申請(qǐng)第二方面提供了電池安全控制系統(tǒng)，用于實(shí)施如上面任一項(xiàng)所述的電池安全控制方法，包括電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、整車(chē)控制器以及高壓控制盒，
20、所述電池管理系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電流、電壓和溫度，并通過(guò)can通訊模塊與所述整車(chē)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
21、所述熱管理系統(tǒng)用于根據(jù)所述整車(chē)控制器的指令調(diào)節(jié)電池工作溫度，包括熱管理控制器、冷卻水泵、冷卻風(fēng)扇和板式換熱器；
22、所述整車(chē)控制器用于根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)所述熱管理系統(tǒng)、所述儀表系統(tǒng)和所述高壓控制盒工作，包括溫度預(yù)估模塊、電池安全度判斷模塊和對(duì)流換熱系數(shù)確定模塊；
23、所述儀表系統(tǒng)用于向操作人員顯示車(chē)輛關(guān)鍵信息和報(bào)警提示；
24、所述高壓控制盒用于整車(chē)高壓電的分配、控制和保護(hù)。
25、進(jìn)一步的，所述電池管理系統(tǒng)包括電流采集模塊、溫度采集模塊以及can通訊模塊，其中，所述電流采集模塊采用高精度的霍爾電流傳感器，安裝在電池的輸出回路中，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電池的充放電電流。
26、進(jìn)一步的，所述溫度采集模塊包括設(shè)置在電池內(nèi)部及周?chē)亩鄠€(gè)熱敏電阻溫度傳感器。
27、本申請(qǐng)第三方面提供了純電礦車(chē)，包括上述的電池安全控制系統(tǒng)。
28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)的有益效果是：
29、本申請(qǐng)通過(guò)采集電池溫度、電流及熱管理系統(tǒng)的冷卻功率，并結(jié)合對(duì)流換熱系數(shù)，能夠預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的電池溫度。這種預(yù)測(cè)機(jī)制使車(chē)輛能提前預(yù)判電池的安全狀態(tài)，及時(shí)采取預(yù)防措施，避免電池因溫度異常而引發(fā)故障或事故。同時(shí)，根據(jù)預(yù)估的電池安全度，系統(tǒng)設(shè)定了三檔閾值，分別對(duì)應(yīng)不同的安全操作。這種分層級(jí)的處理方式既能有效應(yīng)對(duì)不同程度的安全隱患，又能避免過(guò)度反應(yīng)導(dǎo)致資源浪費(fèi)或不必要的停機(jī)，保障車(chē)輛的正常運(yùn)行。
1.一種電池安全控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利1所述的電池安全控制方法，其特征在于：步驟s4中，所述第三級(jí)整車(chē)安全操作包括顯示儀表發(fā)出紅燈報(bào)警，并提示停車(chē)檢修，同時(shí)開(kāi)啟五分鐘停車(chē)下高壓倒計(jì)時(shí)，倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，整車(chē)控制器控制模高壓控制盒進(jìn)行下高壓電操作；所述第二級(jí)整車(chē)安全操作包括顯示儀表發(fā)出黃燈報(bào)警，并提示司機(jī)停車(chē)休息重啟，所述第一級(jí)整車(chē)安全操作包括整車(chē)控制器發(fā)can總線信息給電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，從而提升制冷功率。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的電池安全控制方法，其特征在于：在步驟s1之前還包括步驟s0、建立對(duì)流換熱系數(shù)集合，所述建立對(duì)流換熱系數(shù)集合包括：多次記錄充電soc從0%到100%全過(guò)程中不同時(shí)刻的電池溫度值、電池電流以及熱管理系統(tǒng)的冷卻功率，并且多次記錄車(chē)輛行駛?cè)^(guò)程中不同時(shí)刻、工況的電池溫度值、電池電流以及熱管理系統(tǒng)的冷卻功率；利用電池溫度值、電池電流以及熱管理系統(tǒng)的冷卻功率的數(shù)據(jù)樣本利用最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，獲得對(duì)流換熱系數(shù)集合。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的電池安全控制方法，其特征在于：步驟s3中，利用如下公式計(jì)算出下一時(shí)刻電池溫度：
5.一種用于實(shí)施如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述電池安全控制方法的電池安全控制系統(tǒng)，其特征在于，包括電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、整車(chē)控制器以及高壓控制盒，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)包括電流采集模塊、溫度采集模塊以及can通訊模塊，其中，所述電流采集模塊采用高精度的霍爾電流傳感器，安裝在電池的輸出回路中，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電池的充放電電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度采集模塊包括設(shè)置在電池內(nèi)部及周?chē)亩鄠€(gè)熱敏電阻溫度傳感器。
8.一種純電礦車(chē)，其特征在于，包括如權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的電池安全控制系統(tǒng)。