CN107611522A - 一种用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法 - Google Patents

一种用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电动汽车电池管理技术领域，尤其涉及一种用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法。该方法通过与充电机进行信息交互，实现车载或非车载充电机与电池自身给PTC供电的切换，完成充电前PTC加热、放电前PTC加热或PTC保温加热功能。本发明解决了BMS中电池组在低温条件对电池充、放电的限制问题，保证了电池在环境温度较低条件下充、放电的安全性，充分考虑了混合动力、纯电动汽车动力电池的特性及安全需要，同时满足了驾驶员的需求。

Description

一种用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车电池管理技术领域，尤其涉及一种用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法。
背景技术
随着能源紧缺、环境污染的日益严重，各国对汽车排放的要求越来越高，电动汽车作为一种近似零污染的绿色交通工具越来越受到各国政府重视。电池管理系统(BatteryManagement System，简称BMS)作为电动汽车的核心部件之一，其性能的好坏直接关系到电动汽车产业化进程。国内很多高校、企业也投入了很多人力与物力进行电动汽车BMS的设计与开发，完成了功能样件的调试或小批试制。
目前，电池的电压、温度是BMS必要的基本监控参数，其中温度范围也限定了电池性能。国内系统设计不支持北方寒冷地区电池运作。在低温情况下，电池性能降低，对电池的充、放电性能影响较大，极化的电池会产生安全隐患，因此在BMS基本功能之上增加电池加热功能。
国内现有BMS的设计由于没有电池加热功能，导致电池在低温情况下无法充、放电，在硬件架构、软件架构等设计上往往只是从基本电池信息采样功能和基本安全保护功能实现考虑出发，忽略了低温电池本身充、放电特性，从而使电池管理系统无法满足动力电池的特性需求及驾驶员的需求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，解决现有BMS中电池组在低温情况下无法充、放电，无法满足动力电池的特性需求及驾驶员的需求的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，具体包括如下步骤：
BMS根据电池组和车辆状态判断是否允许进行PTC加热控制；
如果允许进行PTC加热控制，则判断BMS是否接收到上位机发送的交、直流充电连接确认信号；
如果BMS接收到上位机发送的交直流充电连接确认信号，则BMS对电池组进行充电前PTC加热控制；
如果BMS没有接收到上位机发送的交直流充电连接确认信号，则判断BMS是否接收到上位机发送的设置加热模式确认信号；
如果BMS接收到上位机发送的设置加热模式确认信号，则BMS对电池组进行放电前PTC加热控制；
如果BMS没有接收到上位机发送的设置加热模式确认信号，则BMS对电池组进行PTC保温加热控制。
进一步地，BMS对电池组进行充电前PTC加热控制，具体包括如下步骤：
BMS判断电池组在充电前是否需要加热；
如果电池组在充电前需要加热，则通过BMS判断电池组在前一状态时是否加热超时；
如果没有加热超时，则开启充电前PTC加热模式，同时通过BMS判断电池组是否能够进行充电加热；
如果电池组不能进行充电加热，则设置加热时电压采集模块中高压继电器的断开请求，利用充电机进行供电加热；
如果电池组能够进行充电加热，则通过BMS判断电池组是否允许充电；
如果电池组允许充电，则设置加热时电压采集模块中高压继电器的吸合请求，利用电池包进行供电加热；
如果电池组不允许充电，则通过BMS检测电池剩余可用容量与电池总容量的比值；
如果检测到的比值高于10％，则设置加热时电压采集模块中高压继电器的吸合请求，利用电池包进行供电加热；
如果检测到的比值低于10％，则设置加热时电压采集模块中高压继电器的断开请求，利用充电机进行供电加热。
进一步地，BMS对电池组进行放电前加热控制，具体包括如下步骤：
判断BMS是否接收到上位机发送的整车ACC或ON信号；
如果BMS接收到整车ACC或ON信号，则通过BMS判断电池组在放电前是否需要加热；
如果电池组在放电前需要加热，则通过BMS判断电池组在前一状态时是否加热超时；
如果没有加热超时，则开启放电前PTC加热模式，同时通过BMS判断电池组是否能够进行放电加热；
如果电池组不能进行放电加热，则BMS关闭PTC放电前加热控制；
如果电池组能进行放电加热，则通过BMS检测电池剩余可用容量与电池总容量的比值；
如果检测到的比值高于10％，则设置加热时电压采集模块中高压继电器的吸合请求，利用电池包进行供电加热；
如果检测到的比值低于10％，则BMS关闭PTC放电前加热控制。
进一步地，BMS对电池组进行保温控制，具体包括如下步骤：
BMS判断电池组在前一状态时是否保温超时；
如果没有保温超时，则判断电池组是否需要进行保温；
如果电池组需要进行保温，则开启PTC保温加热模式，同时通过BMS判断电池组是否能够进行保温加热；
如果电池组不能进行保温加热，则BMS关闭PTC保温加热控制；
如果电池组能进行保温加热，则通过BMS检测电池剩余可用容量与电池总容量的比值；
如果检测到的比值高于10％，则设置加热时BMU高压继电器吸合请求，利用电池包进行保温加热；
如果检测到的比值低于10％，则BMS关闭PTC保温加热控制。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明提供的用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，通过与充电机进行信息交互，实现车载或非车载充电机与电池自身给PTC供电切换，完成充电前PTC加热、放电前PTC加热或PTC保温加热功能，进而解决了BMS中电池组在低温条件对电池充、放电的限制问题，保证了电池在环境温度较低条件下充、放电的安全性。
本发明安全可靠，具有充电前PTC加热、放电前PTC加热、PTC保温加热等功能，充分考虑了混合动力、纯电动汽车动力电池的特性及安全需要，同时满足了驾驶员的需求。
附图说明
图1是本发明实施例用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，包括充电前PTC加热控制模式、放电前PTC加热控制模式以及PTC保温加热控制模式，其中PTC为Positive Temperature Coefficient的英文缩写，是指电池加热板。
其中，充电前PTC加热控制模式是指：在进行交、直流充电前，先检测电池温度是否满足可以充电的范围，如果不可以，则利用充电机的供电实现充电加热，当充电机不能匹配充电加热功能时，则转为电池包自供电加热。
放电前PTC加热控制模式是指：在电池包进行车辆放电时，检测到由于温度过低而造成的不能启动，则在启动前进行电池包自供电加热。
PTC保温加热控制模式是指：通过CAN通讯方式，实现客户提前预约保温功能，根据网络对时时间，判断开启保温功能的条件。
下面通过具体实施例对本发明所述的用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法进行描述。
如图1所示，本实施例所述的电池加热控制方法，具体包括如下步骤：
BMS根据电池组和车辆状态判断是否允许进行PTC加热控制；
如果允许进行PTC加热控制，则判断BMS是否接收到充电机发送的交、直流充电连接确认信号。
如果BMS接收到上位机发送的交直流充电连接确认信号，则BMS对电池组进行充电前PTC加热控制。
如果BMS没有接收到上位机发送的交直流充电连接确认信号，则判断BMS是否接收到上位机发送的设置加热模式确认信号。
如果BMS接收到上位机发送的设置加热模式确认信号，则BMS对电池组进行放电前PTC加热控制。
如果BMS没有接收到上位机发送的设置加热模式确认信号，则BMS对电池组进行PTC保温加热控制。
进一步来说，BMS对电池组进行充电前PTC加热控制，具体包括如下步骤：
BMS判断电池组在充电前是否需要加热。
其中，判断电池组在充电前是否需要加热的具体过程为：通过BMS的温度检测模块检测充电加热极柱的温度，当充电加热极柱的最低温度小于预定的PTC开启温度阈值，且持续时间大于3S时，则BMS判断接收到上位机发送的交、直流充电连接确认信号，电池组在充电前需要加热。当充电加热极柱的最低温度大于预定的PTC关闭温度阈值，且持续时间大于3S时，则BMS判断没有接收到上位机发送的交、直流充电连接确认信号，电池组在充电前不需要加热。
具体来说，如果BMS判断电池组在充电前需要加热，则通过BMS判断电池组在前一状态时是否加热超时。
如果没有加热超时，则开启充电前PTC加热模式，同时通过BMS判断电池组是否能够进行充电加热。
如果电池组不能进行充电加热，则设置加热时电压采集模块(简称BMU)中高压继电器的断开请求，利用充电机进行供电加热。
如果电池组能够进行充电加热，则通过BMS判断电池组是否允许充电。
如果电池组允许充电，则设置加热时电压采集模块(简称BMU)中高压继电器的吸合请求，利用电池包进行供电加热。
如果电池组不允许充电，则通过BMS检测电池剩余可用容量与电池总容量的比值(简称SOC)。
如果检测到的比值高于10％，则设置加热时电压采集模块中高压继电器的吸合请求，利用电池包进行供电加热。
如果检测到的比值低于10％，则设置加热时电压采集模块中高压继电器的断开请求，利用充电机进行供电加热。
具体来说，如果BMS判断电池组在充电前不需要加热，则判断充电前PTC加热是否已经开启。
如果PTC加热已经开启，则BMS结束充电前PTC加热控制。
如果PTC加热没有开启，则BMS关闭充电前PTC加热控制。
此外，如果BMS判断电池组在前一状态时加热超时，则取消充电前PTC加热请求。
进一步来说，BMS对电池组进行放电前加热控制，具体包括如下步骤：
判断BMS是否接收到上位机发送的整车ACC或ON信号；
如果BMS接收到整车ACC或ON信号，则通过BMS判断电池组在放电前是否需要加热。
其中，判断电池组在放电前是否需要加热的具体过程为：通过BMS的温度检测模块检测放电加热极柱的温度，当放电加热极柱的最低温度小于预定的PTC开启温度阈值，且持续时间大于3S时，则判断BMS接收到上位机发送的整车ACC或ON信号，电池组在放电前需要加热。当放电加热极柱的最低温度大于预定的PTC关闭温度阈值，且持续时间大于3S时，则判断BMS没有接收到上位机发送的整车ACC、ON信号，电池组在放电前不需要加热。
具体来说，如果电池组在放电前需要加热，则通过BMS判断电池组在前一状态时是否加热超时。
如果没有加热超时，则开启放电前PTC加热模式，同时通过BMS判断电池组是否能够进行放电加热。
如果电池组不能进行放电加热，则BMS关闭PTC放电前加热控制。
如果电池组能进行放电加热，则通过BMS检测电池剩余可用容量与电池总容量的比值。
如果检测到的比值高于10％，则设置加热时电压采集模块中高压继电器的吸合请求，利用电池包进行供电加热。
如果检测到的比值低于10％，则BMS关闭PTC放电前加热控制。
具体来说，如果BMS没有接收到上位机发送的整车ACC或ON信号，则BMS关闭放电前PTC加热控制。
具体来说，如果BMS判断电池组在放电前不需要加热，则判断放电前PTC加热是否已经开启。
如果PTC加热已经开启，则BMS结束放电前PTC加热控制。
如果PTC加热没有开启，则BMS关闭放电前PTC加热控制。
此外，如果BMS判断电池组在前一状态时加热超时，则取消放电前PTC加热请求。
进一步来说，BMS对电池组进行保温控制，具体包括如下步骤：
BMS判断电池组在前一状态时是否保温超时。
如果没有保温超时，则判断电池组是否需要进行保温。
其中，判断电池组是否需要进行保温的具体过程为：通过BMS的温度检测模块检测保温加热极柱的温度，当保温加热极柱的最低温度小于预定的PTC开启温度阈值，且持续时间大于3S时，则判断BMS没有接收到上位机发送的交、直流充电连接确认信号，电池组需要进行保温。当保温加热极柱的最低温度大于预定的PTC关闭温度阈值，且持续时间大于3S时，则判断BMS没有接收到上位机发送的交、直流充电连接确认信号，电池组不需要进行保温。
具体来说，如果电池组需要进行保温，则开启PTC保温加热模式，同时通过BMS判断电池组是否能够进行保温加热。
如果电池组不能进行保温加热，则BMS关闭PTC保温加热控制。
如果电池组能进行保温加热，则通过BMS检测电池剩余可用容量与电池总容量的比值。
如果检测到的比值高于10％，则设置加热时BMU高压继电器吸合请求，利用电池包进行保温加热。
如果检测到的比值低于10％，则BMS关闭PTC保温加热控制。
具体来说，如果BMS判断电池组不需要进行保温，则BMS关闭PTC保温加热控制。
此外，如果BMS判断电池组在前一状态时保温超时，则取消PTC保温加热请求。
进一步来说，当BMS根据电池组和车辆状态判断不允许进行PTC加热控制时，则BMS关闭对电池组的PTC加热控制。其中不允许进行PTC加热控制的事件包括：BMS内部发生CAN总线通讯故障、发生温度检测模块硬件故障、PTC加热板温度过高、电池极柱温差不超过20℃、或车辆发生空调制冷事件。
其中，判断PTC加热板温度的具体过程为：通过BMS的温度检测模块检测PTC加热板温度。当PTC加热板的最高温度小于70℃，且持续时间大于2S时，则判断PTC加热板温度正常。当PTC加热板的最高温度大于80℃，且持续时间大于1S时，则判断PTC加热板温度过高。此时通过BMS关闭对电池组的PTC加热控制，并退出流程。
综上所述，本发明提供的用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，通过与充电机进行信息交互，实现了车载或非车载充电机与电池自身给PTC供电的切换，完成充电前PTC加热、放电前PTC加热或PTC保温加热功能，进而解决了BMS中电池组在低温条件对电池充、放电的限制问题，保证了电池在环境温度较低条件下充、放电的安全性，充分考虑了混合动力、纯电动汽车动力电池的特性及安全需要，同时满足了驾驶员的需求。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
BMS根据电池组和车辆状态判断是否允许进行PTC加热控制；
如果允许进行PTC加热控制，则判断BMS是否接收到上位机发送的交、直流充电连接确认信号；
如果BMS接收到上位机发送的交直流充电连接确认信号，则BMS对电池组进行充电前PTC加热控制；
如果BMS没有接收到上位机发送的交直流充电连接确认信号，则判断BMS是否接收到上位机发送的设置加热模式确认信号；
如果BMS接收到上位机发送的设置加热模式确认信号，则BMS对电池组进行放电前PTC加热控制；
如果BMS没有接收到上位机发送的设置加热模式确认信号，则BMS对电池组进行PTC保温加热控制。
2.根据权利要求1所述的用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，其特征在于，BMS对电池组进行充电前PTC加热控制，具体包括如下步骤：
BMS判断电池组在充电前是否需要加热；
如果电池组在充电前需要加热，则通过BMS判断电池组在前一状态时是否加热超时；
如果没有加热超时，则开启充电前PTC加热模式，同时通过BMS判断电池组是否能够进行充电加热；
如果电池组不能进行充电加热，则设置加热时电压采集模块中高压继电器的断开请求，利用充电机进行供电加热；
如果电池组能够进行充电加热，则通过BMS判断电池组是否允许充电；
如果电池组允许充电，则设置加热时电压采集模块中高压继电器的吸合请求，利用电池包进行供电加热；
如果电池组不允许充电，则通过BMS检测电池剩余可用容量与电池总容量的比值；
如果检测到的比值高于10％，则设置加热时电压采集模块中高压继电器的吸合请求，利用电池包进行供电加热；
如果检测到的比值低于10％，则设置加热时电压采集模块中高压继电器的断开请求，利用充电机进行供电加热。
3.根据权利要求2所述的用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，其特征在于，
如果BMS判断电池组在充电前不需要加热，则判断充电前PTC加热是否已经开启；
如果PTC加热已经开启，则BMS结束充电前PTC加热控制；
如果PTC加热没有开启，则BMS关闭充电前PTC加热控制。
4.根据权利要求2所述的用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，其特征在于，如果BMS判断电池组在前一状态时加热超时，则取消充电前PTC加热请求。
5.根据权利要求1所述的用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，其特征在于，BMS对电池组进行放电前加热控制，具体包括如下步骤：
判断BMS是否接收到上位机发送的整车ACC或ON信号；
如果BMS接收到整车ACC或ON信号，则通过BMS判断电池组在放电前是否需要加热；
如果电池组在放电前需要加热，则通过BMS判断电池组在前一状态时是否加热超时；
如果没有加热超时，则开启放电前PTC加热模式，同时通过BMS判断电池组是否能够进行放电加热；
如果电池组不能进行放电加热，则BMS关闭PTC放电前加热控制；
如果电池组能进行放电加热，则通过BMS检测电池剩余可用容量与电池总容量的比值；
如果检测到的比值高于10％，则设置加热时电压采集模块中高压继电器的吸合请求，利用电池包进行供电加热；
如果检测到的比值低于10％，则BMS关闭PTC放电前加热控制。
6.根据权利要求5所述的用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，其特征在于，如果BMS没有接收到上位机发送的整车ACC或ON信号，则BMS关闭放电前PTC加热控制。
7.根据权利要求5所述的用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，其特征在于，
如果BMS判断电池组在放电前不需要加热，则判断放电前PTC加热是否已经开启；
如果PTC加热已经开启，则BMS结束放电前PTC加热控制；
如果PTC加热没有开启，则BMS关闭放电前PTC加热控制。
8.根据权利要求5所述的用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，其特征在于，如果BMS判断电池组在前一状态时加热超时，则取消放电前PTC加热请求。
9.根据权利要求1所述的用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，其特征在于，BMS对电池组进行保温控制，具体包括如下步骤：
BMS判断电池组在前一状态时是否保温超时；
如果没有保温超时，则判断电池组是否需要进行保温；
如果电池组需要进行保温，则开启PTC保温加热模式，同时通过BMS判断电池组是否能够进行保温加热；
如果电池组不能进行保温加热，则BMS关闭PTC保温加热控制；
如果电池组能进行保温加热，则通过BMS检测电池剩余可用容量与电池总容量的比值；
如果检测到的比值高于10％，则设置加热时BMU高压继电器吸合请求，利用电池包进行保温加热；
如果检测到的比值低于10％，则BMS关闭PTC保温加热控制。
10.根据权利要求9所述的用于电动汽车电池管理系统的电池加热控制方法，其特征在于，
如果BMS判断电池组在前一状态时保温超时，则取消PTC保温加热请求；
如果BMS判断电池组不需要进行加热，则BMS关闭PTC保温加热控制；
当BMS根据电池组和车辆状态判断不允许进行PTC加热控制时，则BMS关闭对电池组的PTC加热控制；
其中不允许进行PTC加热控制的事件包括：BMS内部发生CAN总线通讯故障、发生温度检测模块硬件故障、PTC加热板温度过高、电池极柱温差不超过20℃、或车辆发生空调制冷事件。
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