CN109910684A - 一种电动汽车动力电池加热系统及控制方法 - Google Patents

一种电动汽车动力电池加热系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车动力电池加热系统，包括充电机、充电枪、外部充电设备、整车控制器、电池管理系统、PTC加热器和动力电池。本发明的电动汽车动力电池加热系统及控制方法中，充电机可综合判断自身输出能力、充电枪额定功率、外部充电设施能力、电池包需求的加热功率，确保电动汽车充电加热功能正常进行；此外，还能最大限度利用充电机实际输出功率，缩短电动汽车动力电池充电加热时间。

Description

一种电动汽车动力电池加热系统及控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车动力电池技术领域，尤其涉及一种电动汽车动力电池加热系统及控制方法。
背景技术
近年来，传统内燃机汽车所造成的环境问题和石油资源紧缺问题，使人们将视野投向了电动汽车。电动汽车由于其具有节能、低碳、环保的优势，被越来越多的消费者接受和使用。
大多数电动汽车使用锂离子电池作为其动力电池，是因为锂离子电池具有工作电压高、循环寿命长，比能量高的优点。但是在低温环境下，锂离子电池容易产生析锂现象，重复充放电会对电池造成损害，降低电池安全性。目前电动汽车主要通过车载充电机和非车载充电机为PTC加热器供电，PTC加热器通过加热电动汽车冷却液的方式为动力电池低温充电状态下预热，确保充电开始前动力电池达到指定温度。已公开的专利，涉及动力电池加热的控制方法有以下三项发明：
CN103427137B中公开了一种纯电动汽车动力电池充电方法，能缩短低温充电加热时间，保证动力电池的正常充电，同时不影响动力电池的使用寿命。
CN107611522A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，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。
CN106129507B提供了一种电动汽车电池充电的控制方法，解决低温环境下，可能存在不能对电动汽车进行充电/加热的问题。同时，该控制方法利用电动汽车自身的耗电附件和控制装置，不会增加额外的设备和成本。
上述三种动力电池加热的控制方法，均未提及充电加热过程中，由于充电机本身具备功率降额的特性，当充电机为PTC加热器供电时，存在PTC加热器功率超出充电机输出能力导致充电机输出电压降低从而关机保护的问题。上述专利未针对该问题提出有效的解决方案。
发明内容
本发明目的是提供一种电动汽车动力电池加热系统及控制方法，用于解决由于充电机低温或高温下限制输出功率的特性，PTC加热器功率超出充电机输出能力，导致的充电机输出电压降低从而关机保护的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种电动汽车动力电池加热系统，包括充电机、充电枪、外部充电设备、整车控制器、电池管理系统(BMS)、PTC加热器和动力电池；
所述外部充电设备用于为电动汽车提供电能；
所述充电枪用于连接外部充电设备与充电机，将外部充电设备提供的电能传输给充电机；
所述充电机用于将外部充电设备提供的电能转化为高压直流电能；
所述整车控制器与充电机进行CAN通信，用于实时接收充电机汇报的最大许用功率信号，并将充电机汇报的最大许用功率作为限值，指令PTC加热器按照限值输出既定功率；
所述电池管理系统与整车控制器和充电机进行CAN通信，用于将加热过程中动力电池所需的电压和电流值汇报给充电机，同时对动力电池的电压、电流和温度等状态进行实时监控与管理；
所述PTC加热器与整车控制器进行CAN通信，并根据整车控制器指令控制输出功率，为电动汽车动力电池充电前加热。
进一步，所述高压直流电能用于为动力电池和PTC加热器提供电能。
进一步，所述PTC加热器通过加热冷却液的方式，从而将电池加热到进行充电的温度。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种电动汽车动力电池加热系统的控制方法，包括以下步骤：
S10、电池管理系统检测动力电池温度，当动力电池温度小于T℃时，请求充电机进入充电加热模式；当动力电池温度大于等于T℃时，请求充电机进入正常充电模式；
S20、充电机根据其检测到的环境温度，识别充电机当前输出能力的功率；充电机将其输出能力功率P1设置为充电机最大许用功率Pmax1；
S30、充电机通过识别充电枪CC信号，计算充电枪额定功率P2；比较充电机最大许用功率Pmax1与充电枪额定功率P2，将二者中的较小值设置为充电机最大许用功率Pmax2；
S40、充电机通过识别外部充电设备CP信号，计算外部充电设备功率P3；比较充电机最大许用功率Pmax2与外部充电设备功率P3，将二者中的较小值设置为充电机最大许用功率Pmax3；
S50、充电机通过与电池管理系统进行CAN通讯，获取电池管理系统对充电机输出电压与输出电流需求值，计算动力电池充电加热需求功率P4；比较充电机最大许用功率Pmax3与动力电池充电加热需求功率P4，将二者中的较小值设置为充电机最大许用功率Pmax4；
S60、充电机向整车控制器汇报充电机最大许用功率Pmax4；
S70、整车控制器控制PTC加热器按充电机最大许用功率Pmax4进行工作。
进一步，所述充电机最大许用功率Pmax4为充电机当前输出能力功率P1、充电枪额定功率P2、外部充电设备功率P3和动力电池充电加热需求功率P4中的最小值。
本发明具有如下有益效果：本发明的电动汽车动力电池加热系统及控制方法中，充电机可综合判断自身输出能力、充电枪额定功率、外部充电设施能力、电池包需求的加热功率，确保电动汽车充电加热功能正常进行；此外，还能最大限度利用充电机实际输出功率，缩短电动汽车动力电池充电加热时间。
附图说明
图1为本发明的电动汽车动力电池加热系统的框图；
图2为本发明的电动汽车动力电池加热系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种电动汽车动力电池加热系统，解决由于充电机低温或高温下限制输出功率的特性，PTC加热器功率超出充电机输出能力，导致充电机输出电压降低从而关机保护的问题。
如图1所示，一种电动汽车动力电池加热系统，包括充电机、充电枪、外部充电设备、整车控制器、电池管理系统(BMS)、PTC加热器和动力电池；
所述外部充电设备用于为电动汽车提供电能；
所述充电枪用于连接外部充电设备与充电机，将外部充电设备提供的电能传输给充电机；
所述充电机用于将外部充电设备提供的电能转化为高压直流电能；
所述整车控制器与充电机进行CAN通信，用于实时接收充电机汇报的最大许用功率信号，并将充电机汇报的最大许用功率作为限值，指令PTC加热器按照限值输出既定功率；
所述电池管理系统与整车控制器和充电机进行CAN通信，用于将加热过程中动力电池所需的电压和电流值汇报给充电机，同时对动力电池的电压、电流和温度等状态进行实时监控与管理；
所述PTC加热器与整车控制器进行CAN通信，并根据整车控制器指令控制输出功率，为电动汽车动力电池充电前加热；
所述动力电池用于为电动汽车高压用电设备提供电能，且还能够进行交流及直流充电。在本实施例中，电动汽车高压用电设备包括电机控制器、DC/DC和空调压缩机等。
在本发明的实施例中，所述高压直流电能用于为动力电池充电，也用于为PTC加热器提供电能。
在本发明的实施例中，充电机将外部充电设备提供的电能转化为高压直流电能为PTC加热器供电，PTC加热器通过加热冷却液的方式，从而将电池加热到可以进行充电的温度；充电机与外部充电设备、整车控制器和电池管理系统实时进行通信，确保电动汽车充电加热功能按照既定控制策略实现。
实施例2
本实施例提供了一种电动汽车动力电池加热系统的控制方法，解决由于充电机低温或高温下限制输出功率的特性，PTC加热器功率超出充电机输出能力，导致充电机输出电压降低从而关机保护的问题。
一种电动汽车动力电池加热系统的控制方法，包括以下步骤：
S10、电池管理系统检测动力电池温度，当动力电池温度小于T℃时，请求充电机进入充电加热模式；当动力电池温度大于等于T℃时，请求充电机进入正常充电模式；
S20、充电机根据其检测到的环境温度，识别充电机当前输出能力的功率；充电机将其输出能力功率P1设置为充电机最大许用功率Pmax1；
S30、充电机通过识别充电枪CC信号，计算充电枪额定功率P2；比较充电机最大许用功率Pmax1与充电枪额定功率P2，将二者中的较小值设置为充电机最大许用功率Pmax2；
S40、充电机通过识别外部充电设备CP信号，计算外部充电设备功率P3；比较充电机最大许用功率Pmax2与外部充电设备功率P3，将二者中的较小值设置为充电机最大许用功率Pmax3；
S50、充电机通过与电池管理系统进行CAN通讯，获取电池管理系统对充电机输出电压与输出电流需求值，计算动力电池充电加热需求功率P4；比较充电机最大许用功率Pmax3与动力电池充电加热需求功率P4，将二者中的较小值设置为充电机最大许用功率Pmax4；
S60、充电机向整车控制器汇报充电机最大许用功率Pmax4；
S70、整车控制器控制PTC加热器按充电机最大许用功率Pmax4进行工作。
在本实施例中，充电机最大许用功率为充电机当前输出能力功率P1、充电枪额定功率P2、外部充电设备功率P3和动力电池充电加热需求功率P4中的最小值，然后整车控制器根据该功率值实时控制PTC加热器的输出功率，将动力电池加热至允许充电的温度，防止充电机输出电压降低从而关机保护的问题发生。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
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 (5)

1.一种电动汽车动力电池加热系统，其特征在于，包括充电机、充电枪、外部充电设备、整车控制器、电池管理系统、PTC加热器和动力电池；
所述外部充电设备用于为电动汽车提供电能；
所述充电枪用于连接外部充电设备与充电机，将外部充电设备提供的电能传输给充电机；
所述充电机用于将外部充电设备提供的电能转化为高压直流电能；
所述整车控制器与充电机进行CAN通信，用于实时接收充电机汇报的最大许用功率信号，并将充电机汇报的最大许用功率作为限值，指令PTC加热器按照限值输出既定功率；
所述电池管理系统与整车控制器和充电机进行CAN通信，用于将加热过程中动力电池所需的电压和电流值汇报给充电机，同时对动力电池的电压、电流和温度等状态进行实时监控与管理；
所述PTC加热器与整车控制器进行CAN通信，并根据整车控制器指令控制输出功率，为电动汽车动力电池充电前加热。
2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池加热系统，其特征在于，所述高压直流电能用于为动力电池和PTC加热器提供电能。
3.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池加热系统，其特征在于，所述PTC加热器通过加热冷却液的方式，将电池加热到进行充电的温度。
4.一种如权利要求1-3之一所述的电动汽车动力电池加热系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、电池管理系统检测动力电池温度，当动力电池温度小于T℃时，请求充电机进入充电加热模式；当动力电池温度大于等于T℃时，请求充电机进入正常充电模式；
S20、充电机根据其检测到的环境温度，识别充电机当前输出能力的功率；充电机将其输出能力功率P1设置为充电机最大许用功率Pmax1；
S30、充电机通过识别充电枪CC信号，计算充电枪额定功率P2；比较充电机最大许用功率Pmax1与充电枪额定功率P2，将二者中的较小值设置为充电机最大许用功率Pmax2；
S40、充电机通过识别外部充电设备CP信号，计算外部充电设备功率P3；比较充电机最大许用功率Pmax2与外部充电设备功率P3，将二者中的较小值设置为充电机最大许用功率Pmax3；
S50、充电机通过与电池管理系统进行CAN通讯，获取电池管理系统对充电机输出电压与输出电流需求值，计算动力电池充电加热需求功率P4；比较充电机最大许用功率Pmax3与动力电池充电加热需求功率P4，将二者中的较小值设置为充电机最大许用功率Pmax4；
S60、充电机向整车控制器汇报充电机最大许用功率Pmax4；
S70、整车控制器控制PTC加热器按充电机最大许用功率Pmax4进行工作。
5.根据权利要求4所述的电动汽车动力电池加热系统的控制方法，其特征在于，所述充电机最大许用功率Pmax4为充电机当前输出能力功率P1、充电枪额定功率P2、外部充电设备功率P3和动力电池充电加热需求功率P4中的最小值。
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