CN108736108B - 加热控制方法和加热控制装置 - Google Patents

加热控制方法和加热控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108736108B
CN108736108B CN201810495990.9A CN201810495990A CN108736108B CN 108736108 B CN108736108 B CN 108736108B CN 201810495990 A CN201810495990 A CN 201810495990A CN 108736108 B CN108736108 B CN 108736108B
Authority
CN
China
Prior art keywords
value
period
average current
current
battery pack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810495990.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108736108A (zh
Inventor
但志敏
路文斌
张伟
侯贻真
余腾
左希阳
吴兴远
朱涛声
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningde Shidai Runzhi Software Technology Co ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority to CN201810495990.9A priority Critical patent/CN108736108B/zh
Publication of CN108736108A publication Critical patent/CN108736108A/zh
Priority to US16/233,096 priority patent/US11309598B2/en
Priority to EP19150225.1A priority patent/EP3573172B1/en
Application granted granted Critical
Publication of CN108736108B publication Critical patent/CN108736108B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/651—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by parameters specified by a numeric value or mathematical formula, e.g. ratios, sizes or concentrations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6571—Resistive heaters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16528—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values using digital techniques or performing arithmetic operations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开一种加热控制方法和加热控制装置。该加热控制方法包括获取动力电池组的加热回路中的平均电流值；根据第n个周期的平均电流值、第n‑1个周期的平均电流值、第n‑2个周期的平均电流值以及电流设定值，得到第n个周期需要的电流输出值，n大于等于3；根据预标定的与电流输出值对应的PWM控制参数，向加热回路的开关器件输出PWM信号，使加热回路中的实际电流值与电流设定值之间的差值小于预设阈值。采用本发明实施例中的方法能够提高对电池组加热回路中电流的控制精度。

Description

加热控制方法和加热控制装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种加热控制方法和加热控制装置。
背景技术
当动力电池组的温度低于允许工作温度范围的下限时，动力电池组无法工作，需要加热到允许工作温度范围内，动力电池组才能够恢复工作。
目前，动力电池组的加热方案为：控制开关器件对动力电池进行瞬间短接形成加热回路，瞬间短接产生的大电流流经动力电池的内阻产生热量，从而对动力电池进行加热。该方案具有加热速度快以及加热均匀等优势。常用的开关器件包括绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。
但是，本申请的发明人发现，现有技术中主要通过动力电池组的内阻控制IGBT工作，只能够对加热回路中的加热电流进行间接调整，控制精度较低。
发明内容
本发明实施例提供了一种加热控制方法和加热控制装置，能够提高对电池组加热回路中电流的控制精度。
第一方面，本发明实施例提供一种加热控制方法，该方法包括：
获取动力电池组的加热回路中的平均电流值；
根据第n个周期的平均电流值、第n-1个周期的平均电流值、第n-2个周期的平均电流值以及电流设定值，得到第n个周期需要的电流输出值，n大于等于3；
根据预标定的与电流输出值对应的PWM控制参数，向加热回路的开关器件输出PWM信号，使加热回路中的实际电流值与电流设定值之间的差值小于预设阈值。
在第一方面的一种可能的实施方式中，根据第n个周期的平均电流值、第n-1个周期的平均电流值、第n-2个周期的平均电流值，以及电流设定值，得到第n个周期需要的电流输出值，包括：将电流设定值与第n个周期的平均电流值的差值作为第n个周期差值，将电流设定值与第n-1个周期的平均电流值的差值作为第n-1个周期差值，以及将电流设定值与第n-2个周期的平均电流值的差值作为第n-2个周期差值；获取动力电池组的剩余电量所在的区间；根据预标定的与剩余电量所在区间对应的反馈调节系数，以及第n个周期差值、第n-1个周期差值和第n-2个周期差值，得到第n个周期需要的电流增量；根据电流增量和第n-1个周期的平均电流值，得到第n个周期需要的电流输出值。
在第一方面的一种可能的实施方式中，在根据预标定的与剩余电量所在区间对应的反馈调节系数，以及第n个周期差值、第n-1个周期差值和第n-2个周期差值，得到第n个周期需要的电流增量之前，该加热控制方法还包括：标定动力电池组的剩余电量区间和反馈调节系数之间的关系。
在第一方面的一种可能的实施方式中，反馈调节系数包括比例调节系数、积分调节系数和微分调节系数，标定动力电池组的剩余电量区间和反馈调节系数之间的关系，包括：在每个剩余电量区间内，从0开始逐渐增大比例调节系数的值，直到平均电流值的变化率大于基于比例调节系数确定的第一阈值，标定剩余电量区间和比例调节系数的关系；从0开始逐渐增大积分调节系数的值，直到平均电流值的波动幅值大于基于积分调节系数确定的第二阈值，标定剩余电量区间和积分调节系数的关系；从0开始逐渐增大微分调节系数的值，直到平均电流值的波动幅值大于基于微分调节系数确定的第三阈值，标定剩余电量区间和微分调节系数的关系。
在第一方面的一种可能的实施方式中，在根据预标定的与电流输出值对应的PWM控制参数，向加热回路的开关器件输出PWM信号之前，方法还包括：在每个剩余电量区间内，连续调整PWM控制参数的值，根据加热回路中的平均电流值达到恒定时的PWM控制参数值，标定与电流输出值对应的PWM控制参数。
在第一方面的一种可能的实施方式中，在获取动力电池组的加热回路中的平均电流值之前，该方法还包括：若动力电池组有加热需求，则获取动力电池组从第n个周期时的温度加热到目标温度时的电量需求；判断动力电池组的剩余电量是否满足电量需求；若动力电池组的剩余电量满足电量需求，则获取动力电池组的加热回路中的平均电流值。
在第一方面的一种可能的实施方式中，在判断所述动力电池组的剩余电量是否满足电量需求之后，该方法还包括：若动力电池组的剩余电量不满足电量需求，则向动力电池组的电池管理系统BMS发送充电提示信息，以对动力电池组充电，直到动力电池组的剩余电量满足电量需求。
在第一方面的一种可能的实施方式中，在根据预标定的与电流输出值对应的PWM控制参数，向加热回路的开关器件输出PWM信号之后，方法还包括：若加热回路满足预定停止条件中的任意一个，则停止输出PWM信号；预定停止条件包括：加热回路中的平均电流值大于电流允许阈值，动力电池组中任意一个电芯单体的温度和电压超出允许运行范围，以及动力电池组的温度达到目标温度。
第二方面，本发明实施例提供一种加热控制装置，该加热控制装置包括：
获取模块，用于获取动力电池组的加热回路中的平均电流值；
计算模块，用于根据第n个周期的平均电流值、第n-1个周期的平均电流值、第n-2个周期的平均电流值，以及电流设定值，得到第n个周期需要的电流输出值，n大于等于3；
控制模块，根据预标定的与电流输出值对应的PWM控制参数，向加热回路的开关器件输出PWM信号，使加热回路中的实际电流值与电流设定值之间的差值小于预设阈值。
在第二方面的一种可能的实施方式中，该加热控制装置还包括标定模块，用于在每个剩余电量区间内，连续调整PWM控制参数的值，根据加热回路中的平均电流值达到恒定时的PWM控制参数值，标定与电流输出值对应的PWM控制参数。
第三方面，本发明实施例提供一种加热控制装置，该加热控制装置包括存储器和处理器；存储器用于储存有可执行程序代码；处理器用于读取存储器中存储的可执行程序代码以执行权利要求1至8中任一项的加热控制方法。
如上所述，当需要对当前周期(比如第n个周期)内加热回路中的电流进行控制时，可以根据第n个周期的平均电流值、第n-1个周期的平均电流值、第n-2个周期的平均电流值以及电流设定值，得到第n个周期需要的电流输出值，再根据与预标定的与电流输出值对应的PWM控制参数，向加热回路的开关器件输出PWM信号，使加热回路中的实际电流值与电流设定值之间的差值小于预设阈值，这里预设阈值为极小值，也就是说使加热回路中的实际电流值无限趋近于电流设定值。
由于本发明实施例能够根据加热回路中的电流的反馈值(比如，第n个周期的平均电流值、第n-1个周期的平均电流值、第n-2个周期的平均电流值)以及电流设定值对加热回路中的电流进行直接控制，与现有技术中的需要根据动力电池组的内阻控制IGBT工作，以间接控制加热回路中的电流相比，本发明实施例中的加热控制方法具有较高的控制精度，能够在安全可靠的前提下，完成对电池的快速加热。
附图说明
从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1为本发明第一实施例提供加热控制方法的流程示意图；
图2为本发明第二实施例提供加热控制方法的流程示意图；
图3为本发明第三实施例提供加热控制方法的流程示意图；
图4为本发明第四实施例提供加热控制方法的流程示意图；
图5为本发明第五实施例提供加热控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。
本发明实施例提供了一种加热控制方法和加热控制装置，用于控制动力电池组的加热回路中的电流，具有较高的控制精度，能够在安全可靠的前提下，完成对电池的快速加热。
从规模而言，动力电池组由至少两个电芯单体串联和/或并联组成。本发明实施例中的电芯可以为锂离子电池、锂金属电池、铅酸电池、镍隔电池、镍氢电池、锂硫电池、锂空气电池或者钠离子电池，此处不做限定。
图1为本发明第一实施例提供加热控制方法的流程示意图。如图1所示，该加热控制方法包括步骤101至步骤103。
在步骤101中，获取动力电池组的加热回路中的平均电流值。
其中，平均电流值指的是一段时间内的电流采样值的平均值。采用平均电流值的计算方式，能够避免电流的瞬时波动对其控制精度的影响。
在步骤102中，根据第n个周期的平均电流值、第n-1个周期的平均电流值、第n-2个周期的平均电流值以及电流设定值，得到第n个周期需要的电流输出值，n大于等于3。
在步骤103中，根据预标定的与电流输出值对应的PWM控制参数，向加热回路的开关器件输出PWM信号，使加热回路中的实际电流值与电流设定值之间的差值小于预设阈值。
通常情况下，用于动力电池组的加热回路中的IGBT的开关频率范围一般为100Hz～1000Hz。若PWM信号的频率为1000Hz，占空比为50％，则表示该加热回路中放电过程为500us，充电过程也为500us。
在一个实施例中，可以利用ADC基于10us中断方案对加热回路中的电流实时采样，并通过CAN报文将实时采样数据上传至控制系统。并将50个采样数据的平均值作为500us内的平均电流值进行后续计算，以滤除电流的瞬时波动对其控制精度的影响。
如上所述，当需要对当前周期(比如第n个周期)内加热回路中的电流进行控制时，可以根据第n个周期的平均电流值、第n-1个周期的平均电流值、第n-2个周期的平均电流值以及电流设定值，得到第n个周期需要的电流输出值，再根据与预标定的与电流输出值对应的PWM控制参数，向加热回路的开关器件输出PWM信号，使加热回路中的实际电流值与电流设定值之间的差值小于预设阈值，这里预设阈值为极小值，也就是说使加热回路中的实际电流值无限趋近于电流设定值。
由于本发明实施例能够根据加热回路中的电流的反馈值(比如，第n个周期的平均电流值、第n-1个周期的平均电流值、第n-2个周期的平均电流值)以及电流设定值对加热回路中的电流进行直接控制，与现有技术中的需要根据动力电池组的内阻控制IGBT工作，以间接控制加热回路中的电流相比，本发明实施例中的加热控制方法具有较高的控制精度，能够在安全可靠的前提下，完成对电池的快速加热。
图2为本发明第二实施例提供加热控制方法的流程示意图。图2与图1的不同之处在于，图1中的步骤102可细化为图2中的步骤1021至步骤1024。
在步骤1021中，将电流设定值与第n个周期的平均电流值的差值作为第n个周期差值，将电流设定值与第n-1个周期的平均电流值的差值作为第n-1个周期差值，以及将电流设定值与第n-2个周期的平均电流值的差值作为第n-2个周期差值。
在步骤1022中，获取动力电池组的剩余电量所在的区间。
在步骤1023中，根据预标定的与剩余电量所在区间对应的反馈调节系数，以及第n个周期差值、第n-1个周期差值和第n-2个周期差值，得到第n个周期需要的电流增量。
在步骤1024中，根据电流增量和第n-1个周期的平均电流值，得到第n个周期需要的电流输出值。
其中，反馈调节系数是指基于反馈的电流值(比如第n个周期的平均电流值、第n-1个周期的平均电流值、第n-2个周期的平均电流值)进行的系数。
在一个实施例中，反馈调节系数可以包括：比例调节系数Kp、积分调节系数Ki和微分调节系数Kd，基于Kp、Ki和Kd的反馈调节方式也称为PID调节方式。
在本发明实施例中，还需要在步骤1023之前对动力电池组的剩余电量区间和反馈调节系数之间的关系进行标定。
其中，动力电池组的剩余电量可以从高到低被划分为多个区间，每个剩余电量区间的宽度可以相等，也可以不相等。然后标定与每个剩余电量区间匹配的反馈调节系数的值，从而能够避免加热过程中，因动力电池组所处剩余电量不同对电流控制精度的影响，进一步提高电流控制精度的准确性。
在一个实施例中，对Kp的标定方法为：从0开始逐渐增大Kp的值，直到平均电流值的变化率大于基于比例调节系数确定的第一阈值，标定剩余电量区间和比例调节系数的关系。
在一个实施例中，对Ki的标定方法为：从0开始逐渐增大Ki的值，直到平均电流值的波动幅值大于基于积分调节系数确定的第二阈值，标定剩余电量区间和积分调节系数的关系。
在一个实施例中，对Kd的标定方法为：从0开始逐渐增大Kd的值，直到平均电流值的波动幅值大于基于微分调节系数确定的第三阈值，标定剩余电量区间和微分调节系数的关系。
需要说明的是，上述Kp、Ki和Kd的标定过程可以相互独立，也可以相互结合，比如在标定后的Kp的基础上对Ki或者Kd进行标定，或者在标定后的Kp和Ki的基础上对Kd进行标定。这里结合加热回路中电流的实际情况，第二阈值和第三阈值可以相等，也可以不相等。
下面举例对Kp、Ki和Kd的标定过程进行详细说明：
S1、确定动力电池组的材料和动力电池组的总容量，并将动力电池组的剩余电量(State of Charge，SOC)初始化为100％。
S2、将Ki和Kd设为0，即对比例调节系数进行标定时，不要加入积分控制和微分控制，使Kp值从0逐渐增大，观察平均电流值的反应速度是否满足要求(变化率大于上述第一阈值)，当其反应速度满足要求时停止增大Kp值，然后在此Kp值的基础上减小10％，以增加Kp的容错能力。
S3、使Ki值从0逐渐增大，当平均电流值开始波动(波动幅值大于上述第二阈值)时，停止增大Ki值，然后在此Ki值的基础上减小10％，以增加Ki的容错能力。
S4、使Kd值从0逐渐增大，直到平均电流值波动满足要求(波动幅值大于上述第三阈值)，停止增大Kd值，然后在此Kd值的基础上减小10％，以增加Kd的容错能力。
S5、每次动力电池组放电m％后再重复S2到S4进行标定，然后依次类推，直到动力电池组放电放电到10％。
经过上面六个步骤：可获得((100-10)/m)×3的一个二维数组，存放不同SOC对应的Kp，Ki和Kd值，m表示预划分的剩余电量区间的宽度。
在本发明实施例中，由于本发明实施例分别为每个剩余区间都标定了适合于该区间的Kp、Ki和Kd，从而能够避免加热过程中，因动力电池组所处剩余电量不同对电流控制精度的影响，进一步提高电流控制精度的准确性。
根据本发明实施例中的闭环策略，本申请的发明发现，动力电池组在加热过程中，动力电池组的剩余电量保持不变的前提下，只需要按照恒定周期和占空比输出PWM信号，就可使得输出电流值维持恒定。比如，当SOC处于80％-100％范围内时，若PWM周期为10ms～20ms范围内的一个恒定值，占空比为40％～50％范围内的一个恒定值，则输出的平均电流约为150A～170A内的一个恒定值。
在一个可选实施例中，可以提前对用于对输出电流值与PWM控制参数之间的关系进行标定。PWM控制参数包括PWM周期和占空比。
PWM控制参数的标定方法为：在每个剩余电量区间内，连续调整PWM控制参数的值，根据加热回路中的平均电流值达到恒定时的PWM控制参数值，标定与电流输出值对应的PWM控制参数。
下面举例对PWM控制参数的标定过程进行详细说明：
S1、确定动力电池组的材料和动力电池组的总容量，并将动力电池组的剩余电量初始化为100％。
S2、调整PWM周期和占空比，直至加热回路中的平均电流值达到最大电流限定值0.8倍的电流值。
其中，最大电流限定值可以根据SOC值进行调整。
S3、记录对应PWM周期和占空比。
S4、每次动力电池组放电m％后再重复第S2到第S3步进行标定，然后依次类推，直到动力电池组放电到10％
经过上面四个步骤：可获得动力电池组处于不同剩余电量区间时，对应的周期和占空比。
下面结合公式(1)-(4)对基于Kp、Ki和Kd的PID动态调节加热回路中的电流控制策略进行详细说明：
比例-积分-微分控制公式如下：
Figure BDA0001669181950000091
其中，I(t)为t周期的平均电流值，e(t)为t周期的平均电流偏差，Kp为比例控制部分，Ti为积分时间，Td为微分时间，
Figure BDA0001669181950000092
为积分控制部分，
Figure BDA0001669181950000093
为微分控制部分。
假设加热回路中平均电流值的采样周期间隔为T，将k周期平均电流值与电流设定值之间的差值作为该周期的平均电流偏差e(k)，则：
K时刻的积分偏差为：e(k)+e(k-1)+e(k-2)+…+e(0)；
K时刻的微分偏差为：(e(k)-e(k-1))/T；
对公式(1)离散化可以得到：
Figure BDA0001669181950000094
其中，Kp为比例调节系数，
Figure BDA0001669181950000095
为积分调节系数Ki，
Figure BDA0001669181950000096
为微分调节系数Kd。
根据公式(2)，可以得到第K周期和第k-1周期的离散化后的采样电流的比例-积分-微分控制表达式。
进一步地，对第K周期和第k-1周期的离散化后的采样电流的比例-积分-微分控制表达式相减，可以得到第K周期和第k-1周期之间的电流增量Δi(k)为：
Δi(k)＝Kp(e(k)-e(k-1))+Ki e(k)+Kd(e(k)-2e(k-1)+e(k-2)) (3)
结合公式(3)，可以得到第K周期需要输出的平均电流值I(k)为：
I(k)＝I(k-1)+Kp(e(k)-e(k-1))+Ki e(k)+Kd(e(k)-2e(k-1)+e(k-2)) (4)
下面结合公式(1)-(4)对基于Kp、Ki和Kd的PID动态调节加热回路中的电流控制过程进行详细说明：
S1、由加热控制芯片HCM对加热回路中的电流值进行实时采样，并计算平均电流值I(k-1)，以及与K，K-1，K-2周期对应的平均电流误差值e(k)，e(k-1)和e(k-2)。
S2、根据BMS发送的动力电池组所处的剩余电量区间，从对反馈调节系数标定后的二维数组中获取对应的Kp，Ki和Kd值。
S3、把e(k)，e(k-1)，e(k-2)，I(k-1)以及Kp、Ki和Kd代入公式(4)，得到在K周期需要输出的平均电流值。
S4、根据BMS发送的动力电池组所处的剩余电量区间，从对PWM控制参数标定后的二维数组中获取对应的PWM周期和占空比，输出PWM信号。
经过上述步骤S1-S4，可以使控制加热平均电流维持在恒流状态，达到在安全可靠的前提下，完成对电池的快速加热得目的。
图3为本发明第三实施例提供加热控制方法的流程示意图。图3与图1的不同之处在于，在图1中的步骤101之前，该加热控制方法还包括图3中的步骤104至步骤106，用于描述加热控制方法的启动策略。
在步骤104中，若动力电池组有加热需求，则获取动力电池组从第n个周期时的温度加热到目标温度时的电量需求。
在步骤105中，判断动力电池组的剩余电量满足电量需求。若动力电池组的剩余电量满足电量需求，则执行步骤101；否则，执行步骤106。
在步骤106中，向动力电池组的电池管理系统BMS发送充电提示信息，以对动力电池组充电，直到动力电池组的剩余电量满足电量需求。
图4为本发明第四实施例提供加热控制方法的流程示意图。图4与图1的不同之处在于，在图1中的步骤103之后，该加热控制方法还包括图4中的步骤107和步骤108，用于描述加热控制方法的停止策略。
在步骤107中，判断加热回路是否满足预定停止条件中的任意一个。若加热回路是否满足预定停止条件中的任意一个，则执行步骤108，否则，返回步骤101。
在步骤108中，停止输出PWM信号。
在一个实施例中，考虑到动态调节PWM波进行加热的条件是动力电池组的各项参数正常，因此，预定停止条件可以包括：加热回路中的平均电流值大于电流允许阈值(比如，保险熔断值的80％)，动力电池组中任意一个电芯单体的温度和电压超出允许运行范围，以及动力电池组的温度达到目标温度。
在一个实施例中，考虑到动态调节PWM波进行加热的条件还包括IGBT的各项参数正常，因此，预定停止条件还可以包括：IGBT表面温度大于设定阈值Tset。
在一个实施例中，考虑到动态调节PWM波进行加热的条件还包括通信线路正常，因此，预定停止条件还可以包括：BMS系统发送的任何一路电芯单体的温度和电压超出需加热范围或者为无效值。
如上所述，通过检测加热电路中电芯电压，电芯温度，动力电池组的剩余电量，IGBT表面温度对系统加以保护，能够保证加热系统的实时性、安全性和可靠性。
图5为本发明第五实施例提供加热控制装置的结构示意图。如图5所示，该加热控制装置包括获取模块501、计算模块502和控制模块503。
其中，获取模块501用于获取动力电池组的加热回路中的平均电流值。
计算模块502用于根据第n个周期的平均电流值、第n-1个周期的平均电流值、第n-2个周期的平均电流值，以及电流设定值，得到第n个周期需要的电流输出值，n大于等于3。
控制模块503用于根据预标定的与电流输出值对应的PWM控制参数，向加热回路的开关器件输出PWM信号，使加热回路中的实际电流值与电流设定值之间的差值小于预设阈值。
在一个实施例中，该加热控制装置还包括标定模块，用于在每个剩余电量区间内，连续调整PWM控制参数的值，根据加热回路中的平均电流值达到恒定时的PWM控制参数值，标定与电流输出值对应的PWM控制参数。
本发明实施例还提供一种加热控制装置，该加热控制装置包括存储器和处理器；存储器用于储存有可执行程序代码；处理器用于读取存储器中存储的可执行程序代码以执行如上所述的加热控制方法。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本发明实施例并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本发明实施例的精神之后作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明实施例的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
本发明实施例可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明实施例的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明实施例的范围之中。

Claims (10)

1.一种加热控制方法，包括：
获取动力电池组的加热回路中的平均电流值；
根据第n个周期的平均电流值、第n-1个周期的平均电流值、第n-2个周期的平均电流值以及电流设定值，得到所述第n个周期需要的电流输出值，n大于等于3；
根据预标定的与所述电流输出值对应的脉冲宽度调制PWM控制参数，向所述加热回路的开关器件输出PWM信号，使所述加热回路中的实际电流值与所述电流设定值之间的差值小于预设阈值；
其中，所述根据第n个周期的平均电流值、第n-1个周期的平均电流值、第n-2个周期的平均电流值，以及电流设定值，得到所述第n个周期需要的电流输出值，包括：
将所述电流设定值与所述第n个周期的平均电流值的差值作为第n个周期差值，将所述电流设定值与所述第n-1个周期的平均电流值的差值作为第n-1个周期差值，以及将所述电流设定值与所述第n-2个周期的平均电流值的差值作为第n-2个周期差值；
获取所述动力电池组的剩余电量所在的区间；
根据预标定的与所述剩余电量所在区间对应的反馈调节系数，以及所述第n个周期差值、所述第n-1个周期差值和所述第n-2个周期差值，得到所述第n个周期需要的电流增量；
根据所述电流增量和所述第n-1个周期的平均电流值，得到所述第n个周期需要的电流输出值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据预标定的与所述剩余电量所在区间对应的反馈调节系数，以及所述第n个周期差值、所述第n-1个周期差值和所述第n-2个周期差值，得到所述第n个周期需要的电流增量之前，所述方法还包括：
标定所述动力电池组的剩余电量区间和所述反馈调节系数之间的关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反馈调节系数包括比例调节系数、积分调节系数和微分调节系数，所述标定所述动力电池组的剩余电量区间和所述反馈调节系数之间的关系，包括：
在每个剩余电量区间内，从0开始逐渐增大所述比例调节系数的值，直到所述平均电流值的变化率大于基于所述比例调节系数确定的第一阈值，标定所述剩余电量区间和所述比例调节系数的关系；
从0开始逐渐增大所述积分调节系数的值，直到所述平均电流值的波动幅值大于基于所述积分调节系数确定的第二阈值，标定所述剩余电量区间和所述积分调节系数的关系；
从0开始逐渐增大所述微分调节系数的值，直到所述平均电流值的波动幅值大于基于所述微分调节系数确定的第三阈值，标定所述剩余电量区间和所述微分调节系数的关系。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据预标定的与所述电流输出值对应的PWM控制参数，向所述加热回路的开关器件输出PWM信号之前，所述方法还包括：
在每个剩余电量区间内，连续调整所述PWM控制参数的值，根据所述加热回路中的平均电流值达到恒定时的PWM控制参数值，标定与所述电流输出值对应的PWM控制参数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取动力电池组的加热回路中的平均电流值之前，所述方法还包括：
若所述动力电池组有加热需求，则获取所述动力电池组从所述第n个周期时的温度加热到目标温度时的电量需求；
判断所述动力电池组的剩余电量是否满足所述电量需求；
若所述动力电池组的剩余电量满足所述电量需求，则获取动力电池组的加热回路中的平均电流值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述判断所述动力电池组的剩余电量是否满足所述电量需求之后，所述方法还包括：
若所述动力电池组的剩余电量不满足所述电量需求，则向所述动力电池组的电池管理系统BMS发送充电提示信息，以对所述动力电池组充电，直到所述动力电池组的剩余电量满足所述电量需求。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据预标定的与所述电流输出值对应的PWM控制参数，向所述加热回路的开关器件输出PWM信号之后，所述方法还包括：
若所述加热回路满足预定停止条件中的任意一个，则停止输出所述PWM信号；所述预定停止条件包括：所述加热回路中的平均电流值大于电流允许阈值，所述动力电池组中任意一个电芯单体的温度和电压超出允许运行范围，以及所述动力电池组的温度达到目标温度。
8.一种加热控制装置，包括：
获取模块，用于获取动力电池组的加热回路中的平均电流值；
计算模块，用于根据第n个周期的平均电流值、第n-1个周期的平均电流值、第n-2个周期的平均电流值，以及电流设定值，得到所述第n个周期需要的电流输出值，n大于等于3；
控制模块，用于根据预标定的与所述电流输出值对应的PWM控制参数，向所述加热回路的开关器件输出PWM信号，使所述加热回路中的实际电流值与所述电流设定值之间的差值小于预设阈值；
其中，所述计算模块具体用于：
将所述电流设定值与所述第n个周期的平均电流值的差值作为第n个周期差值，将所述电流设定值与所述第n-1个周期的平均电流值的差值作为第n-1个周期差值，以及将所述电流设定值与所述第n-2个周期的平均电流值的差值作为第n-2个周期差值；
获取所述动力电池组的剩余电量所在的区间；
根据预标定的与所述剩余电量所在区间对应的反馈调节系数，以及所述第n个周期差值、所述第n-1个周期差值和所述第n-2个周期差值，得到所述第n个周期需要的电流增量；
根据所述电流增量和所述第n-1个周期的平均电流值，得到所述第n个周期需要的电流输出值。
9.根据权利要求8所述的加热控制装置，其特征在于，所述装置还包括标定模块，用于在每个剩余电量区间内，连续调整所述PWM控制参数的值，根据所述加热回路中的平均电流值达到恒定时的PWM控制参数值，标定与所述电流输出值对应的PWM控制参数。
10.一种加热控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器；
所述存储器用于储存有可执行程序代码；
所述处理器用于读取所述存储器中存储的可执行程序代码以执行权利要求1至7中任一项所述的加热控制方法。
CN201810495990.9A 2018-05-22 2018-05-22 加热控制方法和加热控制装置 Active CN108736108B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810495990.9A CN108736108B (zh) 2018-05-22 2018-05-22 加热控制方法和加热控制装置
US16/233,096 US11309598B2 (en) 2018-05-22 2018-12-27 Heating control method and heating control device
EP19150225.1A EP3573172B1 (en) 2018-05-22 2019-01-03 Heating control method and heating control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810495990.9A CN108736108B (zh) 2018-05-22 2018-05-22 加热控制方法和加热控制装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108736108A CN108736108A (zh) 2018-11-02
CN108736108B true CN108736108B (zh) 2020-03-10

Family

ID=63937787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810495990.9A Active CN108736108B (zh) 2018-05-22 2018-05-22 加热控制方法和加热控制装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11309598B2 (zh)
EP (1) EP3573172B1 (zh)
CN (1) CN108736108B (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111216600B (zh) * 2018-11-27 2024-04-16 中信国安盟固利动力科技有限公司 一种可调加热速度的电池系统及其控制方法
CN111347935B (zh) 2018-12-21 2021-10-22 比亚迪股份有限公司 一种车辆及其动力电池加热装置与方法
CN111354999B (zh) * 2018-12-21 2021-07-09 比亚迪股份有限公司 一种车辆及其动力电池加热装置与方法
KR102699008B1 (ko) 2019-08-30 2024-08-26 현대자동차주식회사 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템 및 방법
CN110850721B (zh) * 2019-12-02 2023-02-07 合肥工业大学 一种电流自适应标定控制方法、系统及电子设备
CN111208861B (zh) * 2020-01-15 2022-01-18 重庆超力电器有限责任公司 Ptc功率控制方法和装置
CN111430845B (zh) * 2020-03-20 2023-08-11 浙江吉利控股集团有限公司 一种电池包热管理方法、装置、存储介质及电子设备
CN113016116A (zh) * 2020-05-07 2021-06-22 深圳市大疆创新科技有限公司 供电电路、电源装置、移动平台和剩余电量的调节方法
CN113745700B (zh) * 2020-05-29 2023-08-08 比亚迪股份有限公司 电动汽车及其动力电池的加热方法、装置和存储介质
KR20220026970A (ko) 2020-08-26 2022-03-07 현대자동차주식회사 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템 및 방법
CN112151914B (zh) * 2020-09-15 2022-08-09 欣旺达电动汽车电池有限公司 动力电池交流加热方法、装置和电动交通工具
KR20220089347A (ko) 2020-12-21 2022-06-28 현대자동차주식회사 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템 및 방법
CN114024352A (zh) * 2021-11-16 2022-02-08 深圳市波斯曼技术有限公司 一种应用于轨道交通的钠离子电池管理系统
CN114976368B (zh) * 2022-06-30 2024-09-13 如果新能源科技(江苏)股份有限公司 一种电池包的加热方法、电池包和离网供电系统
CN115139829B (zh) * 2022-07-29 2024-06-18 潍柴动力股份有限公司 一种充电加热控制方法、装置、电子设备及存储介质
CN115079750B (zh) * 2022-08-11 2023-04-25 中国核动力研究设计院 焊接设备的加热控制方法、设备及计算机可读存储介质
CN115395618A (zh) * 2022-09-21 2022-11-25 东集技术股份有限公司 一种锂电池温控方法、系统、设备和可读存储介质
CN115388955A (zh) * 2022-10-25 2022-11-25 国网浙江省电力有限公司宁波市北仑区供电公司 配电柜监控方法及系统
CN117080624B (zh) * 2023-09-13 2024-04-05 苏州华骞时代新能源科技有限公司 一种电池加热控制方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107591589A (zh) * 2016-07-08 2018-01-16 宁德时代新能源科技股份有限公司 电芯加热控温方法
CN107910617A (zh) * 2017-11-15 2018-04-13 西安蜂语信息科技有限公司 电池加热方法、装置及电池加热模组

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI110218B (fi) 1993-12-30 2002-12-13 Fortum Oil & Gas Oy Menetelmiä ja laitteisto sähkökemiallisten laitteiden jäähtymisen estämiseksi
DE19904181A1 (de) 1999-02-03 2000-08-10 Nokia Mobile Phones Ltd Vorrichtung zum Reaktivieren einer elektrischen Batterie
US7382102B2 (en) * 2005-06-13 2008-06-03 Chrysler Llc Heating of batteries using reactive power
CN100440614C (zh) * 2007-01-26 2008-12-03 清华大学 一种实时估计镍氢动力电池内外温差的方法
US8143863B2 (en) * 2009-10-12 2012-03-27 O2Micro, Inc Circuits and methods for controlling a current flowing through a battery
CN202042572U (zh) * 2010-07-30 2011-11-16 比亚迪股份有限公司 一种电池的加热电路
KR101584405B1 (ko) * 2013-10-31 2016-01-12 주식회사 엘지화학 고정 인터페이스를 구비한 응용 모듈
CN105529508A (zh) * 2014-06-30 2016-04-27 比亚迪股份有限公司 电池加热系统、电池装置及电动汽车
US10749148B2 (en) * 2014-11-04 2020-08-18 Cps Technology Holdings Llc Scalable modular design of a 48-volt li-ion battery management system
JP6156353B2 (ja) * 2014-12-24 2017-07-05 トヨタ自動車株式会社 車載電池の昇温装置および昇温方法
JP6684184B2 (ja) * 2016-08-12 2020-04-22 株式会社Ｓｕｂａｒｕ バッテリ加温制御装置
CN106785233B (zh) * 2016-12-27 2019-04-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池结构的加热控制方法、加热控制装置以及电池系统
CN107482259A (zh) * 2017-05-27 2017-12-15 宝沃汽车（中国）有限公司 电池加热回路电流的计算方法、装置、系统及车辆
CN107171041B (zh) * 2017-06-12 2019-02-12 北京理工大学 一种动力电池交流电变电流梯次加热方法
CN107317066B (zh) 2017-06-30 2020-02-18 北京新能源汽车股份有限公司 动力电池的加热控制方法以及系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107591589A (zh) * 2016-07-08 2018-01-16 宁德时代新能源科技股份有限公司 电芯加热控温方法
CN107910617A (zh) * 2017-11-15 2018-04-13 西安蜂语信息科技有限公司 电池加热方法、装置及电池加热模组

Also Published As

Publication number Publication date
CN108736108A (zh) 2018-11-02
EP3573172B1 (en) 2020-09-23
US11309598B2 (en) 2022-04-19
US20190363408A1 (en) 2019-11-28
EP3573172A1 (en) 2019-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108736108B (zh) 加热控制方法和加热控制装置
CN107690585B (zh) 用于确定锂硫电池组的健康状况和充电状态的方法和装置
Perez et al. Optimal charging of Li-ion batteries with coupled electro-thermal-aging dynamics
EP3064952B1 (en) Energy storage device management apparatus, energy storage device management method, energy storage device module, energy storage device management program, and movable body
CN103454501B (zh) 内部电阻推定装置以及内部电阻推定方法
CN110488196B (zh) 一种平滑修正锂电池充电soc的方法
US7728598B2 (en) Method and apparatus for estimating the charge/discharge electricity amount of secondary batteries
CN109342950B (zh) 一种用于锂电池荷电状态的评估方法、装置及其设备
CN112327174B (zh) 电池的soc修正方法及装置、电池管理系统
WO2006052043A1 (en) State and parameter estimation for an electrochemical cell
JP2009103471A (ja) 電池状態推定装置
KR20140034834A (ko) 전기 배터리의 충전 상태를 추정하는 방법
EP3425721B1 (en) Thermal management system for batteries
JP2014232649A (ja) 電池温度推定装置及び電池温度推定方法
CN109143097A (zh) 一种计及温度和循环次数的锂离子电池soc估计方法
KR20200102927A (ko) 배터리 관리 시스템, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차량
CN113835033A (zh) 一种新能源汽车电池管理系统sof估算方法
US11835585B2 (en) Battery current measuring device and method
WO2006057469A1 (en) Method and system for joint battery stateand parameter estimation
CN113075550B (zh) 获取电动势曲线的方法、装置、介质及电子设备
US20240044994A1 (en) Battery deterioration diagnosis device and battery deterioration diagnosis method
CN111123110A (zh) 计算电池剩余放电能量的方法以及装置
Cao et al. A method for remaining discharge energy prediction of lithium-ion batteries based on terminal voltage prediction model
JP7251737B2 (ja) 推定装置
CN115684944A (zh) 动力电池的soc修正方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220118

Address after: 352100 science and technology building, No. 2, Xingang Road, Zhangwan Town, Jiaocheng District, Ningde City, Fujian Province

Patentee after: Ningde Shidai Runzhi Software Technology Co.,Ltd.

Address before: 352100 Xingang Road, Zhangwan Town, Jiaocheng District, Ningde, Fujian 2

Patentee before: Contemporary Amperex Technology Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right