CN106935930A - 一种提高电动汽车续航里程的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高电动汽车续航里程的方法，通过实时监测单体电池的温度，并判断电池内部的实时温度是否在电池正常工作的合理温度范围内，来决定对动力电池进行散热或者加热操作，使得动力电池始终工作在正常的温度范围内，提高电动汽车的续航里程。电池在工作时会产生大量的热量，传统的方法一般都通过风冷或水冷的方式来为动力电池进行散热，本发明不仅可以对动力电池进行正常的散热操作，而且可以有效利用电池工作时产生的热量，对一些温度比较低的电池进行加热操作，提高其工作温度。通过此方法，可以保证动力电池始终工作在正常的温度范围内，在其他条件一定的情况下，最大限度地释放其内部容量，从而提高电动汽车的续航里程。

Description

一种提高电动汽车续航里程的方法
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及到一种提高电动汽车续航里程的方法。
背景技术
汽车是人们生活中的重要交通工具，随着人们生活水平的提高，越来越多的人开始购买汽车。与此同时，汽车的大量使用也带来了能源消耗、资源短缺、环境污染等一系列问题，与传统汽车相比，电动汽车以动力电池为核心部件，通过电动机将电能转化为机械能，能达到减少排放、降低能耗的目的，因而得到了快速发展。但由于车用动力电池容量的限制，电动汽车的续航里程还不能达到传统汽车的水平，电动汽车的可利用性还有待提高。
电动汽车的续航里程系指汽车连续行驶的里程数，动力电池作为电动汽车的核心部件之一，其续航能力对整车的续航里程影响极为显著，决定电池续航能力的主要因素就是电池的容量，容量越大续航能力就越强。锂电池是目前市场上使用较多的一种动力电池，但由于受到电池能量密度和成本的限制，电动汽车的续航里程并不能满足消费者的心理需求。另外，动力电池的容量在很大程度上取决于其工作条件，如负载特性、充电机制和温度等，这些外在因素往往使得动力电池的容量不能得到有效的利用，进一步影响了电动汽车的续航能力。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种用于提高电动汽车续航里程的方法，通过判断电池内部的实时温度是否在电池正常工作的合理温度范围内，来决定对动力电池进行散热或者加热操作。动力电池工作时所释放的电能，除了以机械能的方式传递给车轮等部件外，大部分以热能的形式散发出去，传统的方法一般都通过风冷或水冷的方式来为动力电池进行散热，白白浪费了此部分能量，这也不符合节能减排的要求。此方法的特殊之处在于，不仅可以对动力电池进行正常的散热操作，而且可以通过收集电池工作时产生的热量，对一些温度比较低的电池进行加热操作，提高其工作温度。通过此方法，可以保证动力电池始终工作在正常的温度范围内，在其他条件一定的情况下，最大限度地释放其内部容量，从而提高电动汽车的续航里程。
本发明提出的提高电动汽车续航里程的方法包括以下步骤：
A：确定动力电池的合理工作温度区间[T0,T1]；
B：利用温度传感器实时监测单体电池内部的温度，并将观测数据及时传递给电池管理系统BMS；
C：BMS对接收到的温度数据进行分析处理，判断其是否在确定好的合理工作温度区间[T0,T1]内：若存在某一个电池温度Ti>T1(i＝1,2......N)，则对此电池进行散热操作；若存在某一个电池温度Ti<T0，则对此电池进行加热操作；若任意一个电池温度均在[T0,T1]，则认为没有必要对其进行散热或加热操作；
D:电池管理系统BMS根据判断结果，对导热散热机构发出指令，对电池进行相应的操作。
本发明的理论原理：动力电池组的容量在很大程度上取决于其工作条件，温度对于电池可靠性、循环寿命以及车辆性能有重要的影响，理想的电池工作状态是使电池工作温度限制在安全温度范围内，延长电池使用寿命有重要意义。动力电池工作时所释放的电能，除了以机械能的方式传递给车轮等部件外，大部分以热能的形式散发出去，传统的方法一般都通过风冷或水冷的方式来为动力电池进行散热，白白浪费了此部分能量，这也不符合节能减排的要求。为了提高动力电池的能量利用率，合理利用此部分散发出去的能量就显得很有必要。
在电动汽车加速和再生制动过程中，由于有大电流的存在，电池内会产生大量的热，当产热速率高于散热速率时，电池内温度急剧上升，进入无法控制的自加热状态，即热失控。电池温度过高或在充放电过程中电池包内单体电池受热不均会导致电池内活性物质快速分解和容量衰减，使得电池容量不能完全释放出来，甚至出现安全问题。
温度较低的情况下，尤其在寒冷的冬天，往往会感觉到电池的耐用性不如夏天，电动汽车的行驶里程明显缩短，这是由于冬天温度低，电池内部的反应物活性降低，反应速率降低，导致电池容量下降。从电化学的角度来看，由巴特勒——伏尔摩方程(Butler—Volmer)方程可知，电池的外电流密度j可表示为：
其中，j0表示交换电流密度，ɑ和β为传递系数，满足a+β＝1，且有a≈β≈0.5；F和R均为常数，为极化电压；T即为电池内部反应温度，对j进行求导可得到j'<0恒成立，即随着电池温度的下降，电池的外电流密度减小，
由Q＝It可知，电池的容量Q将因此而下降。
基于以上情况考虑，为了使得电池容量得到合理有效的利用，尽可能地提高电动汽车的续航能力，需要保证动力电池工作在合理的温度范围内，电池内部温度不宜过高也不宜过低。除了要对动力电池进行及时的散热处理外，必要时，还需将多余的热量传递到电池内部，以保证动力电池尽可能的工作在合理温度范围之内，使得电池容量尽可能的被释放出来，进而提高电动汽车的续航能力。
本发明的有益效果：
1、不同于传统的方法，本发明不仅可以对动力电池进行正常的散热操作，而且可以通过利用电池工作时产生的热量，对一些温度比较低的电池进行加热操作，提高其工作温度。
2、本发明的合理工作温度区间定义为可使动力电池最大容量保持在额定容量的80％以上的温度区间，而非一般意义上的电池可放电温度区间，这保证了动力电池的健康状态(State of Health，简称SOH)保持在80％以上，充分发挥动力电池的性能，延缓电池的使用寿命。
3、对于测得的每一个电池温度值，BMS均对其进行分析处理，以防止电池长期工作在温度过高或温度过低的环境下，延缓电池的使用寿命。
附图说明
图1是用于提高电动汽车续航里程的控制系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，在本发明中，需要利用温度传感器、电池管理系统、CAN总线、导热散热装置等车载部件。具体而言，在电池内部，温度传感器实时监测单体电池的温度，并将观测数据及时传递给电池管理系统(BMS)，BMS将温度数据和确定好的合理工作温度区间[T0,T1]进行比较，若存在某一个电池温度Ti>T1(i＝1,2......N)，则对此电池进行散热操作；若存在某一个电池温度Ti<T0，则对此电池进行加热操作；若任意一个电池温度均在[T0,T1]，则认为没有必要对其进行散热或加热操作。通过此方法，可以保证动力电池始终工作在正常的温度范围内，在其他条件一定的情况下，最大限度地释放其内部容量，从而提高电动汽车的续航里程。
下面以某一车用锂电池为例，结合附图来详细说明本发明所述的提高续航里程的方法步骤：
A：确定动力电池的合理工作温度区间[10,40](单位为℃)，此温度下，钴酸锂电池的最大容量能够保持在80％以上；
B：使用温度传感器实时监测钴酸锂电池内部的温度，并将观测到的温度数据及时传递给电池管理系统(BMS)；
C：BMS对接收到的温度数据进行分析处理，判断其是否在确定好的合理工作温度区间[10,40]内：若存在某一个电池温度Ti>40℃(i＝1,2......N)，则对此电池进行散热操作；若存在某一个电池温度Ti<10℃，则对此电池进行加热操作；若任意一个电池温度均在[10,40]，则认为没有必要对其进行散热或加热操作；
D:电池管理系统(BMS)根据判断结果，对导热散热机构发出指令，对电池进行相应的操作。
需要说明的是，A步骤中的合理工作温度区间定义为可使动力电池最大容量保持在额定容量的80％以上的温度区间，而非一般意义上的电池可放电温度区间，这保证了动力电池的健康状态(State of Health，简称SOH)保持在80％以上，这可以充分发挥动力电池的性能，延缓电池的使用寿命；B、C步骤中的单体电池内部温度为实时温度，对于测得的每一个电池温度值，BMS均对其进行分析处理，以防止电池长期工作在温度过高或温度过低的环境下，延缓电池的使用寿命；D步骤中的导热散热机构除了具备导热散热操作之外，还应当具备集热的功能，它可以将电池工作时散发的热量收集起来，必要时对温度较低的电池进行加热操作。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种提高电动汽车续航里程的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A：确定动力电池的合理工作温度区间[T0,T1]；
B：使用温度传感器实时监测单体电池内部的温度，并将观测数据及时传递给电池管理系统BMS；
C：BMS对接收到的温度数据进行分析处理，判断其是否在确定好的合理工作温度区间[T0,T1]内：若存在某一个电池温度Ti>T1，i＝1,2......N，则对此电池进行散热操作；若存在某一个电池温度Ti<T0，则对此电池进行加热操作；若任意一个电池温度均在[T0,T1]，则不会对其进行散热或加热操作；
D:电池管理系统BMS根据判断结果，对导热散热机构发出指令，对电池进行相应的操作。
2.根据权利要求1所述的一种提高电动汽车续航里程的方法，其特征在于，所述对电池加热是利用电池工作时产生的热量。
3.根据权利要求1所述的一种提高电动汽车续航里程的方法，其特征在于，步骤A中的合理工作温度区间定义为能够使动力电池最大容量保持在额定容量的80％以上的温度区间。
4.根据权利要求1所述的一种提高电动汽车续航里程的方法，其特征在于，步骤B、C中的单体电池内部温度为实时温度，对于测得的每一个电池温度值，BMS均对其进行分析处理。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种提高电动汽车续航里程的方法，其特征在于，所述方法用于钴酸锂电池时，合理工作温度区间可以设为[10,40]，单位是℃。
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