CN105489964B - 一种动力电池动态温升控制方法和装置 - Google Patents

一种动力电池动态温升控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力电池动态温升控制方法和装置。该方法通过计算动态的动力电池即时限制系数来设定即时最大允许工作功率，解决了温度上升表现滞后而带来的动力电池温升过快问题，使动力电池的温度处于可控的范围而不会启动断电保护，从而提高车辆运行在动力电池允许的温度及其对应的极限功率下的时间的比例。而本发明的装置基于该方法设计。本发明具有使动力动力电池温升安全可控且能有效延长动力电池续航时间的优点。

Description

一种动力电池动态温升控制方法和装置
技术领域
本发明属于动力动力电池的温升控制技术领域，具体涉及一种动力电池动态温升控制方法和装置。
背景技术
目前，随着社会对环保的要求越来越高，以电力作为动力的车辆成为未来车辆发展的重点研究方向。这类车辆通常以动力电池作能源，而动力电池的充、放电功率受环境影响较大，尤其是温度的影响。当温度过高时，会启动断电保护，影响其使用。
现在动力电池温升的控制方法通常是只根据动力电池当前温度来确定动力电池当前的充放电功率，这种方法往往会使动力电池的温度处于一种失控的状态。因为这种情况下动力电池的温度体现相对滞后，当动力电池温度已经达到所能支持的最高功率时，再降输出功率已经不能有效降低动力电池温度，导致动力动力电池温度过高，这会使动力电池处于危险状态，同时也会影响动力电池的寿命。电动车也会由于动力电池温升而降低整车动力性能和续航时间。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种使动力动力电池温升安全可控且能有效延长动力电池续航时间的动力电池动态温升控制方法，并基于该方法提供一种动力电池动态温升控制装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种动力电池动态温升控制方法，所述的动力电池是由若干块子电池组成的电池包，包括以下步骤：
1)间隔设定的时间采集动力电池即时温度T，并计算动力电池即时温升系数η，η＝(Tmax-T)/(Tmax-T0)；其中，T0为动力电池起始温度，Tmax为动力电池工作最高温度；
2)利用步骤1)得到的动力电池即时温升系数η和动力电池即时限制系数k的拟合曲线来确定k的值；k的曲线函数式为其中，r为动力电池内阻，s为电池包容积比系数；s＝子电池的体积和/电池包总体积；
3)结合电池管理系统提供与SOC和动力电池即时温度T对应的即时最大功率P1，计算即时最大允许工作功率P；P＝P1*k；
4)判断请求功率PR与P的值：当PR>P时，使动力电池以即时最大允许工作功率P来工作；当PR≤P时，使动力电池以请求功率PR来工作；
5)重复步骤1)—4)，以动态地控制动力电池温升，使动力电池即时温度T≤Tmax。
进一步，步骤2)中，r＝5mΩ,s＝0.8。
进一步，步骤1)所述的设定的时间为5～10s。
一种动力电池动态温升控制装置，基于上述方法设计，它包括温度传感器、功率请求采集器、微处理器、SOC数据存储器和即时功率设定器；
所述的温度传感器与所述微处理器相连，用于将动力电池起始温度T0和设定的时间间隔采集的动力电池即时温度T的数据即时传输给所述的微处理器；
所述的功率请求采集器与所述微处理器相连，用于采集请求功率PR的数据并将其即时传输给所述的微处理器；
所述的SOC数据存储器与所述微处理器相连，用于存储动力电池的SOC数据并将其传输给所述的微处理器；所述的SOC数据包括动力电池工作最高温度Tmax、动力电池内阻r、电池包容积比系数s和即时最大功率P1；所述的即时功率设定器与所述微处理器相连，用于根据接收的所述的微处理器发出的指令设定即时工作功率PS；所述的微处理器计算即时最大允许工作功率P，并将之与接收到的请求功率PR进行对比；根据对比结果将即时工作功率PS数据发送给即时功率设定器。
进一步，所述的微处理器包括即时温升系数计算单元、曲线拟合单元、功率运算单元、功率比较指令单元；所述的即时温升系数计算单元用于计算动力电池即时温升系数η，并将其传输到所述的曲线拟合单元；所述的动力电池即时温升系数计算式为η＝(Tmax-T)/(Tmax-T0)；所述的曲线拟合单元用于通过拟合曲线来计算动力电池即时限制系数k，并将其传输到功率运算单元；其中，k的曲线函数式为所述的功率运算单元用于计算即时最大允许工作功率P，并将其传输到所述的功率比较指令单元；所述的即时最大允许工作功率P的计算式为P＝P1*k；所述的功率比较指令单元用于比较请求功率PR和即时最大允许工作功率P，根据比较情况确定即时工作功率PS的值，并将其作为指令发送给即时功率设定器；当PR>P时，PS＝P；当PR≤P时，PS＝PR。
进一步，所述的设定的时间间隔为5～10s。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明综合考量了动力电池的温度、充放电功率等性能，从而动态地调整充放电功率的最大值，使动力电池的温升速率可控，保证了动力电池的安全。
2、由于本发明可动态地调整充放电功率的最大值，使动力电池的温度处于可控的范围，延长了动力电池的使用寿命和电动车的续航时间。
3、本发明可动态地调整可输出功率的最大值，优化了电动车的动力性能。
附图说明
图1为本发明的k值曲线图；
图2为本发明的动力电池动态温升控制装置示意图；
图3为本发明的实施例k值曲线图；
附图中：1—微处理器；11—即时温升系数计算单元；12—曲线拟合单元；13—功率运算单元；14—功率比较指令单元；2—温度传感器；3—功率请求采集器；4—SOC数据存储器；5—即时功率设定器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一、一种动力电池动态温升控制方法，所述的动力电池是由若干块子电池组成的电池包，包括以下步骤：
1)间隔设定的时间采集动力电池即时温度T，并计算动力电池即时温升系数η，η＝(Tmax-T)/(Tmax-T0)；其中，T0为动力电池起始温度，Tmax为动力电池工作最高温度。
2)利用步骤1)得到的动力电池即时温升系数η和动力电池即时限制系数k的拟合曲线来确定k的值，如图1所示；k的曲线函数式为其中，r为动力电池内阻(单位为5mΩ)，s为电池包容积比系数；s＝子电池的体积和/电池包总体积。
3)结合电池管理系统提供与SOC和动力电池即时温度T对应的即时最大功率P1，计算即时最大允许工作功率P；P＝P1*k。
4)判断请求功率PR与P的值：当PR>P时，使动力电池以即时最大允许工作功率P来工作；当PR≤P时，使动力电池以请求功率PR来工作。这样动态地对动力电池的输出功率进行调整，使得动力电池在可控的温度及功率下工作，使之不会启动断电保护，延长了动力电池的工作时间，提高了安全性和续航能力。
5)重复步骤1)—4)，以动态地控制动力电池温升，使动力电池即时温度T≤Tmax。
作为一种优选的实施方式，步骤2)中，r＝5mΩ,s＝0.8。
作为一种优选的实施方式，步骤1)所述的设定的时间为5～10s。
本发明通过计算k值来设定即时最大允许工作功率，解决了温度上升表现滞后而带来的动力电池温升过快问题，使动力电池的温度处于可控的范围而不会启动断电保护，从而提高车辆运行在动力电池允许的温度及其对应的极限功率下的时间的比例。
二、一种动力电池动态温升控制装置，该装置基于上述方法设计，如图2所示，包括温度传感器2、功率请求采集器3、微处理器1、SOC数据存储器4和即时功率设定器5；所述的温度传感器2与所述微处理器1相连，用于将动力电池起始温度T0和设定的时间间隔采集的动力电池即时温度T的数据即时传输给所述的微处理器1；所述的功率请求采集器3与所述微处理器1相连，用于采集请求功率PR的数据并将其即时传输给所述的微处理器1；所述的SOC数据存储器4与所述微处理器1相连，用于存储动力电池的SOC数据并将其传输给所述的微处理器1；所述的SOC数据包括动力电池工作最高温度Tmax、动力电池内阻r、电池包容积比系数s和即时最大功率P1；所述的即时功率设定器5与所述微处理器1相连，用于根据接收的所述的微处理器1发出的指令设定即时工作功率PS；所述的微处理器1计算即时最大允许工作功率P，并将之与接收到的请求功率PR进行对比；根据对比结果将即时工作功率PS数据发送给即时功率设定器5。
作为一种优选的实施方式，所述的微处理器1包括即时温升系数计算单元11、曲线拟合单元12、功率运算单元13、功率比较指令单元14；所述的即时温升系数计算单元11用于计算动力电池即时温升系数η，并将其传输到所述的曲线拟合单元12；所述的动力电池即时温升系数计算式为η＝(Tmax-T)/(Tmax-T0)；所述的曲线拟合单元12用于通过拟合曲线来计算动力电池即时限制系数k，并将其传输到功率运算单元13；其中，k的曲线函数式为所述的功率运算单元13用于计算即时最大允许工作功率P，并将其传输到所述的功率比较指令单元14；所述的即时最大允许工作功率P的计算式为P＝P1*k；所述的功率比较指令单元14用于比较请求功率PR和即时最大允许工作功率P，根据比较情况确定即时工作功率PS的值，并将其作为指令发送给即时功率设定器5；当PR>P时，PS＝P；当PR≤P时，PS＝PR。
作为一种优选的实施方式，所述的设定的时间间隔为5～10s。
三、实施例
以某款车型为例给予详细的说明。表1为SOC对应的放电MAP表。实际运行中，SOC由电池管理系统通过CAN通讯发出(-10-40℃为P1对应的点值，当SOC确定时，P1在该段呈线性，其他温度的值可以用线性插值法计算)。该车型上安装的电池总内阻r为5mΩ，电池包容积比系数s为0.8，拟合的曲线函数为：k＝f(η)＝-2(η-1)2+1，函数图形如图3所示。电池起始温度为20℃，电池包最高允许工作温度50℃，当动力电池温度达到40℃、SOC为40％时，即时最大功率P1为20KW，如果再运行，动力电池不仅功率会继续下降，还会立即启动断电保护。而本发明中，此时η＝(50-41)/(50-20)＝0.3，k值已经趋于0，会限制即时最大允许工作功率，防止动力电池继续温升，从而有效的保护了动力电池。
采用本发明在某硬件条件相同的车上进行对比试验，车辆的运行及动力电池温升情况如表2所示。
表1某锂电池的SOC放电MAP表
表2车辆的运行及动力电池温升情况对照表
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种动力电池动态温升控制方法，其特征在于，所述的动力电池是由若干块子电池组成的电池包，包括以下步骤：
1)间隔设定的时间采集动力电池即时温度T，并计算动力电池即时温升系数η，η＝(Tmax-T)/(Tmax-T0)；其中，T0为动力电池起始温度，Tmax为动力电池工作最高温度；
2)利用步骤1)得到的动力电池即时温升系数η和动力电池即时限制系数k的拟合曲线来确定k的值；k的曲线函数式为其中，r为动力电池内阻，s为电池包容积比系数；s＝子电池的体积和/电池包总体积；
3)结合电池管理系统提供与SOC和动力电池即时温度T对应的即时最大功率P1，计算即时最大允许工作功率P；P＝P1*k；
4)判断请求功率PR与P的值：当PR>P时，使动力电池以即时最大允许工作功率P来工作；当PR≤P时，使动力电池以请求功率PR来工作；
5)重复步骤1)—4)，以动态地控制动力电池温升，使动力电池即时温度T≤Tmax。
2.根据权利要求1所述的动力电池动态温升控制方法，其特征在于，步骤2)中，r＝5mΩ,s＝0.8。
3.根据权利要求1所述的动力电池动态温升控制方法，其特征在于，步骤1)所述的设定的时间为5～10s。
4.一种动力电池动态温升控制装置，所述的动力电池是由若干块子电池组成的电池包；其特征在于，包括温度传感器、功率请求采集器、微处理器、SOC数据存储器和即时功率设定器；
所述的温度传感器与所述微处理器相连，用于将动力电池起始温度T0和设定的时间间隔采集的动力电池即时温度T的数据即时传输给所述的微处理器；
所述的功率请求采集器与所述微处理器相连，用于采集请求功率PR的数据并将其即时传输给所述的微处理器；
所述的SOC数据存储器与所述微处理器相连，用于存储动力电池的SOC数据并将其传输给所述的微处理器；所述的SOC数据包括动力电池工作最高温度Tmax、动力电池内阻r、电池包容积比系数s和即时最大功率P1，s＝子电池的体积和/电池包总体积；
所述的即时功率设定器与所述微处理器相连，用于根据接收的所述的微处理器发出的指令设定即时工作功率PS；
所述的微处理器计算即时最大允许工作功率P，并将之与接收到的请求功率PR进行对比；根据对比结果将即时工作功率PS数据发送给即时功率设定器；所述的即时最大允许工作功率P的计算式为P＝P1*k，其中，k为动力电池即时限制系数。
5.根据权利要求4所述的动力电池动态温升控制装置，其特征在于，所述的微处理器包括即时温升系数计算单元、曲线拟合单元、功率运算单元、功率比较指令单元；
所述的即时温升系数计算单元用于计算动力电池即时温升系数η，并将其传输到所述的曲线拟合单元；所述的动力电池即时温升系数计算式为η＝(Tmax-T)/(Tmax-T0)；
所述的曲线拟合单元用于通过拟合曲线来计算动力电池即时限制系数k，并将其传输到功率运算单元；其中，k的曲线函数式为
所述的功率运算单元用于计算即时最大允许工作功率P，并将其传输到所述的功率比较指令单元；
所述的功率比较指令单元用于比较请求功率PR和即时最大允许工作功率P，根据比较情况确定即时工作功率PS的值，并将其作为指令发送给即时功率设定器；当PR>P时，PS＝P；当PR≤P时，PS＝PR。
6.根据权利要求4所述的动力电池动态温升控制装置，其特征在于，所述的设定的时间间隔为5～10s。
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Inventor after: Xiao Lijun

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