CN106785120A - 一种电动汽车电源系统充电加热控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车电源系统充电加热控制方法，在电池充电开始前，首先检测电池模块的温度，当电池模块的最低温度低于设定值时，由充电机输出电流流经加热装置对电池模块进行加热，加热过程中实时计算加热装置的电流，将此电流作为请求电流再次发送给充电机，继续对电池加热，当电池模块最低温度高于设定值时，停止加热，进入充电模式。通过在电池模块内增设加热装置，解决了低温环境下电池的容量衰减严重和充放电能力下降的问题。通过本发明实现了低温环境下的电池充电合理和充电安全。

Description

一种电动汽车电源系统充电加热控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车电源系统充电加热控制方法。

背景技术

电动汽车有着节能、环保等诸多优点，并且是诸多高新技术结合的产物，锁着能源的日趋减少和政府的大力倡导，在不久的将来必然拥有广阔的市场。目前我国已经将电动汽车产业化列为新能源汽车产业规划。影响电动棒给汽车产业化的关键瓶颈是动力电池。

市场上的电动汽车大多采用锂电池作为动力电池，电动汽车的行驶里程与环境温度密切相关，在低温下的导电性能比较差，锂离子扩散的速度比较慢，这就要求在低温的状态下不能够对电池直接进行充电，必须等电池的温度上升之后，才能对电池进行充电，否则对电池的寿命影响很大，例如锂电池温度为0度时，其电量容量只有电池额定容量的90％左右；在温度为-20度时，其电量容量只有电池额定容量的70％左右。因此，如果电动汽车的动力电池模块长时间工作在低温环境下，电池容量衰减严重和充放电能力下降，直接影响电动汽车的续航里程和行车安全。

现有技术中，通常采用加热装置对低温环境下的电池先加热到一定温度，再对电池充电，但是未充分考虑电池的充放电电流和加热装置的电流的大小，只考虑电池的温度和加热装置的温度的大小，来设置加热充电方式，这将造成对电池的充电不合理，影响充电安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车电源系统充电加热控制方法，用于解决低温环境下电池充电不合理和充电不安全的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种电动汽车电源系统充电加热控制方法，方法方案一，包括如下步骤：

1)检测电池模块的温度，当电池模块的最低温度低于第一设定值时，对电池模块预加热；

2)采集电池模块的充放电流Ih、充电机的输出电流Ic，若电池处于充电状态，则流入加热模块的电流Iq＝Ic-Ih；若电池处于放电状态，则流入加热模块的电流Iq＝Ic+Ih，以流入加热模块的电流Iq作为请求电流，由电池管理系统发送给充电机，调整充电机的输出电流，对电池模块加热；

3)当电池模块的最低温度高于第二设定值时，停止加热，进行充电。

方法方案二，在方法方案一的基础上，若充电机输出电流不能满足加热电流需求，则电池模块放电补充加热电流，当电池模块最低单体电压小于设定的第一保护值时，则停止放电。

方法方案三，在方法方案二的基础上，当电池模块的最高温度大于设定的第二保护值时，停止充电。

方法方案四，在方法方案三的基础上，当加热模块自身温度高于设定的第三保护值时，停止加热。

方法方案五，在方法方案一的基础上，电池管理系统通过电流采集模块获得电池模块的电流，通过CAN总线获得充电机的输出电流。

本发明的有益效果是：

本发明在电池充电开始前，首先检测电池模块的温度，当电池模块的最低温度低于设定值时，由充电机输出电流流经加热装置对电池模块进行加热，加热过程中实时计算加热装置的电流，将此电流作为请求电流再次发送给充电机，继续对电池加热，当电池模块最低温度高于设定值时，停止加热，进入充电模式。本发明实现了低温环境下的电池充电合理和充电安全。

附图说明

图1为本发明的电动汽车电源充电系统结构图；

图2为本发明的充电加热控制流程图；

图3为本发明的闭环加热控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

本发明的电动汽车电池充电系统由电池模块、电气模块、电池管理系统、PTC加热器和相关线束等组成，在电源系统之外，包括充电机，负责对电源模块进行充电。电池模块由单体电池通过一定的串并联成组方式组成，电气模块由熔断器、充电接触器、加热接触器和主负接触器组成，电池管理系统负责采集单体电池数据、充放电电流数据、总电压数据及对电气模块进行监测和控制，线束负责将电池模块、电气模块、电池管理系统通过通讯线连接起来，在电池管理系统的管理下，控制电源系统之外的充电机对电动汽车电源系统进行充电。

其中，电池管理系统架构采用主从式架构，包括主控管理单元和从控管理单元，还可以采用分布式设计或一体式设计。

进一步地，根据低温环境下电池温升需求，选择一定功率的PTC加热器。

进一步地，根据PTC加热器的功率选择对应规格的熔断器和接触器。

进一步地，根据电源的相关特性，选择一定规格的主负接触器和充电接触器。

由于电动汽车的电池在低温环境下，电池的容量衰减严重，充放电能力下降，影响电动车电动汽车行驶里程和驾驶舒适性，为解决低温环境下电池的容量衰减严重和充放电能力下降的问题，在电池模块内设计加热装置，本发明采用的电池模块加热材料是动力电池陶瓷PTC加热器，其发热功率随环境温度的变化而变化，因此需要实时计算流经PTC加热器的电流，并将此电流作为请求电流再次发送给充电机，实现加热系统的闭环控制。当电池模块温度低于一定值时，电池管理系统控制加热装置和充电机首先对电池模块进行加热，电池管理系统通过CAN总线向充电机发送请求电流，充电机的输出电流流经加热装置，从而实现对电池模块加热，当电池模块温度高于一定值后，关闭加热装置，再按正常充电流程对电池充电，对电动汽车电源系统充电加热控制方法，如图1和图2所示，具体的控制过程为：

一种电动汽车电源系统充电加热控制方法，步骤如下：

1、插上充电枪，BMS上电，完成自检，若自检未完成，则判断为BMS硬件故障，若电池状态正常，则闭合充电接触器。检测电池模块的温度，若电池模块的最低温度低于第一设定值，即Tmin<Tsetmin，则闭合加热充电器，对电池模块预加热，其加热控制采用闭环控制。

2、电池管理系统的主控单元通过霍尔传感器采集电池的充放电电流Ih，定义为流入电池的电流为负，流出电池的电流为正；且充电机的输出电流Ic以数据帧的方式通过CAN总线发送给电池管理系统；流入加热装置PTC的电流Iq＝Ic+Ih，本实施例的充电机为交流充电机。

若霍尔传感器检测的电流Ih小于0，有一部分充电机电流流入了电池模块，则说明电池处于充电状态，此时充电机的输出电流较大，调整加热需求电流为Iq＝Ic-Ih，即流入PTC的电流为Iq＝Ic-Ih，将电流Iq作为请求电流由电池管理系统通过CAN总线发送给充电机，该请求电流为充电闭环控制的电流指令值，充电机按Iq调整输出电流，那么此次请求的充电机电流将降低；若霍尔传感器检测的电流Ih大于0，有一部分充电机电流流出了电池模块，则说明电池处于放电状态，此时充电机的输出电流较小，调整加热需求电流为Iq＝Ic+Ih，即流入PTC的电流为Iq＝Ic+Ih，将电流Iq作为请求电流由电池管理系统通过CAN总线发送给充电机，充电机按Iq调整输出电流，那么此次请求的充电机电流将增大。电池管理系统与充电机之间的CAN总线速率为10KBPS～1MBPS。

需要说明的是，加热过程中，若充电机输出电流不能满足加热电流需求，则电池模块放电补充加热电流，当电池模块最低单体电压小于设定的第一保护值时，即Vmin<Vp时，为了保护电池的性能，电池管理系统断开主负接触器，停止电池的放电。

3、加热过程中，不断按步骤2中的方法计算流入PTC的电流，以调整充电机的输出电流；电池管理系统的从控管理单元采集电池模块的温度，若电池模块最低温度高于第二设定值后，即Tmin>Tsetmax，断开加热接触器，进行正常充电，本实施例采用交流充电方式对电池模块充电；同时，电池管理系统的从控管理单元采集PTC的温度，若PTC自身温度高于设定的第三保护值时，则PTC故障，停止充电，本实施例中设置的PTC的保护温度为80。C；且电池模块最高温度高于设定的第二保护值时，停止充电。

上述实施例中，采用的充电机为交流充电机，作为其他实施方式还可以采用直流充电机。

上述实施例中，采用交流充电方式对电池模块充电，作为其他实施方式还可以采用直流充电方式随电池模块充电。

上述实施例中，加热装置采用的是PTC加热材料，作为其他实施方式，还可以采用其他的加热材料。

上述实施例中，采用霍尔传感器检测电池模块的充放电电流，作为其他实施方式，还可以采用具有相同功能的电流采集单元。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种电动汽车电源系统充电加热控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)检测电池模块的温度，当电池模块的最低温度低于第一设定值时，对电池模块预加热；

2)采集电池模块的充放电流Ih、充电机的输出电流Ic，若电池处于充电状态，则流入加热模块的电流Iq＝Ic-Ih；若电池处于放电状态，则流入加热模块的电流Iq＝Ic+Ih，以流入加热模块的电流Iq作为请求电流，由电池管理系统发送给充电机，调整充电机的输出电流，对电池模块加热；

3)当电池模块的最低温度高于第二设定值时，停止加热，进行充电。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电源系统充电加热控制方法，其特征在于，若充电机输出电流不能满足加热电流需求，则电池模块放电补充加热电流，当电池模块最低单体电压小于设定的第一保护值时，则停止放电。

3.根据权利要求2所述的电动汽车电源系统充电加热控制方法，其特征在于，当电池模块的最高温度大于设定的第二保护值时，停止充电。

4.根据权利要求3所述的电动汽车电源系统充电加热控制方法，其特征在于，当加热模块自身温度高于设定的第三保护值时，停止加热。

5.根据权利要求1所述的电动汽车电源系统充电加热控制方法，其特征在于，电池管理系统通过电流采集模块获得电池模块的电流，通过CAN总线获得充电机的输出电流。