本发明涉及电池热管理，具体涉及一种船舶电池热管理系统及其控制方法。
背景技术：
1、常见的电池热管理系统可分为空气冷却、液体冷却、蓄热式冷却以及这些方法的混合。空气冷却的优势在于高紧凑型和可靠性，以及极低的制造和维护成本，但其消耗的能量是液冷的2～3倍。且随着现代电池技术的比能量和功率的飙升，动力电池的发热功率也在迅速攀升。因此，液冷逐渐取代了空气冷却的地位。液冷又分为间接式液冷和浸没式液冷。间接式液冷相较于浸没式同样是制造和维护成本低，且逐渐运用在各大场合，但间接式液冷的冷却效率不如浸没式制冷。浸没式液冷是将电芯浸入绝缘的冷媒中，电芯在冷媒中高效换热。浸没式液冷技术对冷媒和插箱密封的技术要求高，尤其是全浸没式液冷方式下，需要的冷却液的量也较大，初期投资成本相对较高。而半浸没式冷却作为一种折中的方案，需要的冷却液的量不多，且具有较高的冷却效率，但目前的半浸没式制冷在一些应用场合下，比如用于船舶电池上时，还存在一些明显缺陷：
2、首先，船舶在长时间倾斜运作时会导致冷却液液面倾斜，容易造成换热不均导致传热恶化，另外，在晃动环境下还可能会导致冷却液内出现气泡而影响冷却效果。其次，锂离子电池需要避免在过低温度下工作以保证电池的性能和安全，当船舶在寒冷地区停靠后再进行启动时，如果采用电芯自产热对电芯加热，一方面并不处于电芯的正常工作区间，另一方面过低的温度运行电芯会出现安全隐患，因此外部加热策略对于电池的冷启动十分重要，而在浸没式液冷方式下，加热时大部分热量会被冷却液吸收，且当电芯温度上升时却又需将冷媒冷却，再冷却电芯，能耗过大。
3、因此急需一种灵活调控节能的热管理系统，可以进行良好性能、能耗、成本、安全性之间的权衡。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种船舶电池热管理系统及其控制方法，可以根据实际情况灵活调控，在半浸没状态、全浸没状态与间接式换热状态之间切换，以进行性能、能耗、成本、安全性之间的权衡。
2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种船舶电池热管理系统，包括电池插箱、集液模块和液冷模块；电池插箱包括下箱体和电池模组，电池模组设置于下箱体内，下箱体内装有第一介质，电池模组与下箱体内的第一介质直接接触换热；集液模块包括集液箱和液体管道组件，下箱体通过液体管道组件连接集液箱，液体管道组件用于在集液箱和下箱体之间输送第一介质；液冷模块包括液冷机组和液冷板，液冷板设置于电池模组的上表面，液冷机组通过液冷管道连接液冷板并为液冷板提供第二介质，第二介质流经液冷板与电池模组换热后再流回液冷机组。
3、采用这种结构后，液体管道组件能够将下箱体内的第一介质输送至集液箱中，以及将集液箱内的第一介质输送回下箱体中，这样通过液体管道组件可以对下箱体内的第一介质的液位进行调整，使电池插箱可以在浸没式、半浸没式、间接式换热之间来回切换，以应对不同的环境，实现换热方式的灵活调控。
4、作为一种优选，电池插箱的数量为多个，液体管道组件包括进液总管和出液总管；进液总管的一端连接集液箱，进液总管的另一端连接有多个进液支管，多个进液支管一一对应地连接多个电池插箱，进液总管上设有进液泵，进液支管上设有电动阀门；出液总管的一端连接集液箱，出液总管的另一端连接有多个出液支管，多个出液支管一一对应地连接多个电池插箱，出液总管上设有出液泵，出液支管上设有电动阀门。
5、作为一种优选，还包括决策模块，决策模块包括控制器、多个液位传感器和多个温度传感器，控制器电连接液位传感器和温度传感器；液位传感器安装于下箱体内，液位传感器用于检测下箱体内第一介质的液面高度，控制器通过多个液位传感器检测到的液面高度数值来判断是否存在液面倾斜；温度传感器用于检测电池模组的温度。
6、作为一种优选，电池模组固定安装于下箱体内且倒置设置，电池模组包括电芯和汇流排，汇流排位于电芯的下方。
7、作为一种优选，第一介质为可蒸发的绝缘液体介质，集液模块还包括蒸气管道和防水透气的隔膜，下箱体的上部通过蒸气管道连接集液箱，下箱体的内部和蒸气管道之间由隔膜隔开，从而气态的第一介质穿过隔膜并由蒸气管道输送入集液箱中；下箱体内设有集液板，集液板位于电池模组的上部，电池模组穿过集液板，集液板上开有多个供气态的第一介质通过的蒸气孔；集液板呈中间下凹的球面形或弧形，集液板的中间设有供液态的第一介质通过的通槽。
8、作为一种优选，下箱体内固定安装有多块防波板，防波板竖直设置，防波板上开有防波孔，防波孔为通孔。
9、一种上述船舶电池热管理系统的控制方法，根据电池模组的温度以及第一介质的液面状态，控制电池插箱在半浸没状态、全浸没状态与间接式换热状态之间切换；
10、半浸没状态下，第一介质的深度为电芯高度的10％～20％；
11、全浸没状态下，第一介质完全浸没电芯；
12、间接式换热状态下，下箱体内的第一介质完全被抽出，液冷机组启动，电芯通过液冷板换热。
13、作为一种优选，电池插箱正常稳定运行时，处于半浸没状态；
14、当检测到下箱体内第一介质的液面不倾斜，且汇流排温度不均匀时，判断第一介质中存在气泡，通过液体管道组件控制第一介质进入和流出下箱体，使第一介质在下箱体内流动，冲走气泡；
15、当检测到电芯有热失控风险时，通过液体管道组件控制第一介质进入下箱体，直至电芯完全被浸没在第一介质中，完成向全浸没状态的切换；
16、当检测到下箱体内第一介质的液面倾斜，汇流排温度不均匀时，且电芯还没有热失控风险时，通过液体管道组件控制第一介质全部回流至集液箱中，启动液冷机组通过液冷板对电芯进行冷却，完成向间接式换热状态的切换。
17、作为一种优选，如果电池插箱的长度超过1m，当通过多个液位传感器检测到电池插箱内最高液面高度与最低液面高度相差大于15mm持续5分钟以上，或者如果下箱体的长度不超过1m，当通过多个液位传感器检测到电池插箱内最高液面高度与最低液面高度相差大于10mm持续5分钟以上，则判断为第一介质的液面倾斜；
18、通过多个温度传感器对电池插箱内汇流排的温度进行检测，当最高温度与最低温度相差3℃以上持续5分钟或相差5℃以上，则判断为汇流排温度不均匀；
19、通过多个温度传感器对电池插箱内汇流排的温度进行检测，当最高温度与最低温度相差5℃以上持续5分钟或相差7℃以上，则判断为电芯有热失控风险。
20、作为一种优选，电芯启动前，如果检测到电池插箱内的温度小于15℃，通过液体管道组件控制第一介质全部回流至集液箱中，启动液冷机组通过液冷板对电芯加热，再启动电芯。
21、总的说来，本发明具有如下优点：
22、(1)可以在半浸没、全浸没和间接式换热中来回切换，灵活应对不同的环境，在外部环境倾斜或者有气泡的情况下，均能灵活调控，保证模组的均温性。
23、(2)可以解决在寒冷地区电芯启动功耗过大的问题。
24、(3)通过防波板的设置，可以解决船舶晃动时，插箱内液态介质对电芯的冲击问题。
1.一种船舶电池热管理系统，其特征在于：包括电池插箱、集液模块和液冷模块；
2.按照权利要求1所述的一种船舶电池热管理系统，其特征在于：电池插箱的数量为多个，液体管道组件包括进液总管和出液总管；
3.按照权利要求1所述的一种船舶电池热管理系统，其特征在于：还包括决策模块，决策模块包括控制器、多个液位传感器和多个温度传感器，控制器电连接液位传感器和温度传感器；
4.按照权利要求3所述的一种船舶电池热管理系统，其特征在于：电池模组固定安装于下箱体内且倒置设置，电池模组包括电芯和汇流排，汇流排位于电芯的下方。
5.按照权利要求1所述的一种船舶电池热管理系统，其特征在于：第一介质为可蒸发的绝缘液体介质，集液模块还包括蒸气管道和防水透气的隔膜，下箱体的上部通过蒸气管道连接集液箱，下箱体的内部和蒸气管道之间由隔膜隔开，从而气态的第一介质穿过隔膜并由蒸气管道输送入集液箱中；
6.按照权利要求1所述的一种船舶电池热管理系统，其特征在于：下箱体内固定安装有多块防波板，防波板竖直设置，防波板上开有防波孔，防波孔为通孔。
7.一种权利要求1-6任一项所述的船舶电池热管理系统的控制方法，其特征在于：根据电池模组的温度以及第一介质的液面状态，控制电池插箱在半浸没状态、全浸没状态与间接式换热状态之间切换；
8.按照权利要求7所述的一种船舶电池热管理系统的控制方法，其特征在于：电池插箱正常稳定运行时，处于半浸没状态；
9.按照权利要求8所述的一种船舶电池热管理系统的控制方法，其特征在于：如果电池插箱的长度超过1m，当通过多个液位传感器检测到电池插箱内最高液面高度与最低液面高度相差大于15mm持续5分钟以上，或者如果下箱体的长度不超过1m，当通过多个液位传感器检测到电池插箱内最高液面高度与最低液面高度相差大于10mm持续5分钟以上，则判断为第一介质的液面倾斜；
10.按照权利要求7所述的一种船舶电池热管理系统的控制方法，其特征在于：电芯启动前，如果检测到电池插箱内的温度小于15℃，通过液体管道组件控制第一介质全部回流至集液箱中，启动液冷机组通过液冷板对电芯加热，再启动电芯。
