CN109969040A - 用于电动汽车动力电池的充电加热控制方法及系统 - Google Patents

用于电动汽车动力电池的充电加热控制方法及系统 Download PDF

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毛俊
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Abstract

本发明公开了一种用于电动汽车动力电池的充电加热控制方法及系统，所述方法包括：检测动力电池的温度和剩余电量；如果动力电池的温度低于第一温度阈值，则断开动力电池的高压接触器，并对动力电池进行加热；如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，将根据动力电池的剩余电量控制动力电池高压接触器的通断，并对动力电池进行加热；如果动力电池的温度高于第二温度阈值，则闭合动力电池的高压接触器，对动力电池进行加热，并同时对动力电池进行充电。本发明所公开的方法及系统，能借用电网电能和动力电池自身电能，以适应不同类型的交流充电机和直流充电站，方便快捷地为动力电池进行充电加热。

Description

用于电动汽车动力电池的充电加热控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种用于电动汽车动力电池的充电加热控制方法及系统。
背景技术
电动汽车在新能源汽车补贴政策、汽车限购城市免费提供新能源车上牌、锂离子动力电池能量密度不断提高、技术成熟度不断提高、充电越来越便利等一系列政策和技术发展进步的大背景下，取得了不俗市场销量，同时老百姓也越来越认可电动汽车。
目前，提高充电速度和续航里程，尤其是提高低温下的充电速度和续航里程，是摆在电动汽车面前的重要课题。电动汽车直流充电和交流充电功能，在电池温度过低情况下，目前市场上大部分圆柱型三元锂离子动力电池温度低于0℃，方型三元锂离子动力电池温度低于-20℃不允许对其充电。因此在低温下，需要对锂离子动力电池进行充电前的必要加热，以提高动力电池的温度。
此外，在电动汽车普及过程中，直流充电站和充电桩的发展也比较迅速，但是发展的质量上，不同企业和不同区域之间差异较大，且不同区域之间充电桩生产商并不相同，这也是电动汽车发展进程中必然需要经历的过程。如何提高电动汽车充电适应性也是摆在电动汽车大规模推广面前的另一道课题。
发明内容
本发明提供了一种用于电动汽车动力电池的充电加热控制方法及系统，采用电网电能和动力电池自身电能，以适应不同类型的交流充电机和直流充电桩，在低温下能够方便快捷地为动力电池进行充电加热。
为了解决上述问题，本发明提供一种用于电动汽车动力电池的充电加热控制方法，其包括：
获取充电请求，并检测动力电池的温度和剩余电量；
如果动力电池的温度低于第一温度阈值，则断开动力电池的高压接触器，并对动力电池进行加热；
如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，将根据动力电池的剩余电量值控制动力电池高压接触器的通断，并对动力电池进行加热；
如果动力电池的温度高于第二温度阈值，则闭合动力电池的高压接触器，对动力电池进行加热，并同时对动力电池进行充电。
优选的，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，将根据动力电池的剩余电量值控制动力电池高压接触器的通断，并对动力电池进行加热，具体为：如果动力电池剩余电量值高于电量阈值，则闭合动力电池的高压接触器，动力电池对外放电，放电电流小于电流阈值，并对动力电池进行加热。
优选的，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，将根据动力电池的剩余电量值控制动力电池高压接触器的通断，并对动力电池进行加热，具体为：如果动力电池剩余电量值低于电量阈值，则断开动力电池的高压接触器，并对动力电池进行加热。
优选的，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，将根据动力电池的剩余电量值控制动力电池高压接触器的通断，并对动力电池进行加热，具体为：如果动力电池剩余电量值低于电量阈值，则闭合动力电池的高压接触器，动力电池对外放电，放电电流小于电流阈值，并对动力电池进行加热。
优选的，所述对动力电池进行加热之前，采用直流充电桩或交流充电机对电池加热器进行加热，所述电池加热器用于对动力电池加热。
本发明还提供了一种用于电动汽车动力电池的充电加热控制系统，其包括：
请求模块，用于获取充电请求；
温度检测模块，用于根据充电请求来检测动力电池的温度；
电量检测模块，用于根据充电请求来检测动力电池的剩余电量；
比较模块，用于接收动力电池的温度值和剩余电量值，所述温度值与第一温度阈值和第二温度阈值进行比较，得到温度比较结果；所述剩余电量值与电量阈值进行比较，得到电量比较结果；
控制模块，根据温度比较结果，如果动力电池的温度低于第一温度阈值，则断开动力电池的高压接触器，并对动力电池进行加热；如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，将根据电量比较结果控制动力电池高压接触器的通断，并对动力电池进行加热；如果动力电池的温度高于第二温度阈值，则闭合动力电池的高压接触器，对动力电池进行加热，并同时对动力电池进行充电。
优选的，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，控制模块根据电量比较结果，如果动力电池剩余电量值高于电量阈值，则闭合动力电池的高压接触器，动力电池对外放电，放电电流小于电流阈值，并对动力电池进行加热。
优选的，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，控制模块根据电量比较结果，如果动力电池剩余电量值低于电量阈值，则断开动力电池的高压接触器，并对动力电池进行加热。
优选的，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，控制模块根据电量比较结果，如果动力电池剩余电量值低于电量阈值，则闭合动力电池的高压接触器，动力电池对外放电，放电电流小于电流阈值，并对动力电池进行加热。
优选的，所述系统还包括电池加热器，用于对动力电池进行加热，所述电池加热器采用直流充电桩或交流充电机对其进行加热。
本发明采用了三种动力电池加热模式进行切换，对电动汽车动力电池进行充电加热，可以根据动力电池在不同温度和不同剩余电量下，动力电池的充电功率和放电功率能力，灵活地调整加热过程中动力电池放电和充电参与过程。在第一种模式下，严禁动力电池放电和对其充电，保证了动力电池在该模式下的寿命和安全。在第二种模式下，可以让动力电池适当对外小电流放电，提高了充电加热过程的可靠性，避免了在该温度和电量区间下部分充电桩不支持第一种模式或者充电暂停功能时导致无法充电的情况，保证了电动汽车在大部分环境条件下的正常充电和充电加热功能。在第三种模式下，可以通过提高动力电池的温度，加快动力电池的充电速度。
附图说明
图1为本发明充电加热控制方法的流程示意图；
图2为三种温度阈值情况的逻辑示意图；
图3为三种电量阈值情况的逻辑示意图；
图4为本发明充电加热控制系统的模块示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用来限定本发明。
本发明公开了一种用于电动汽车动力电池的充电加热控制方法，在本实施例中，如图1所示，该方法包括：
步骤S1，获取充电请求，并检测动力电池的温度和剩余电量；
本实施例中，在动力电池上设置有温度检测模块和电量检测模块，所述温度检测模块和电量检测模块分别与整车控制器连接，在整车控制器获取充电请求后，将启动温度检测模块和电量检测模块，利用温度检测模块和电量检测模块可以获取动力电池的温度值和剩余电量值。在整车控制器获取动力电池的温度值和剩余电量值之后，执行步骤S2。
步骤S2，将动力电池的温度值和剩余电量值分别与温度阈值和电量阈值进行比较，获得比较结果。
所述温度阈值包括第一温度阈值和第二温度阈值，其中，低于第一温度阈值，动力电池自身的充放电能力为0KW，不允许动力电池进行充放电；高于第二温度阈值，动力电池可以进行充电。
整车控制器在获取动力电池的温度值之后，将动力电池的温度值与第一温度阈值和第二温度阈值进行比较，比较之后，得到的结果包括三个，一是动力电池的温度值小于第一温度阈值，二是动力电池的温度值大于第一温度阈值小于第二温度阈值；三是动力电池的温度值大于第二温度阈值。进一步的，在动力电池的温度值大于第一温度阈值小于第二温度阈值的比较结果中，整车控制器还将剩余电量值与电量阈值进行比较，包括电量值大于电量阈值和电量值小于电量阈值，这样，最终得到五个不同的比较结果，根据不同的比较结果执行不同的加热充电策略。
本实施例中，动力电池的充电加热策略有三种，包括恒压模式、第一电流模式和第二电流模式。其中，恒压模式是指电池管理系统控制动力电池高压接触器断开的情况下，利用直流充电桩或交流充电机给车载加热器加热，即给电池加热器加热，使充电机和电池加热器都工作在恒定电压下；第一电流模式是指电池管理系统控制动力电池高压接触器闭合的情况下，电池管理系统控制动力电池处于小电流对外放电，一般该放电电流值要求小于5A，使用直流充电桩或交流充电机给车载加热器加热；第二电流模式是指电池管理系统控制动力电池高压接触器闭合的情况下，电池管理系统控制直流充电桩或交流充电机给车载加热器加热的同时，可以对动力电池进行充电，该模式下动力电池由于温度已经允许对其充电，因此动力电池不对外放电。
此外，第一温度阈值和第二温度阈值为两个临界值，当动力电池的温度值等于第一温度阈值时，在电量阈值的影响下，可以采用恒压模式，也可以采用第一电流模式；当动力电池的温度值等于第二温度阈值时，在电量阈值的影响下，可以采用恒压模式，也可以采用第一电流模式或第二电流模式。
另外，电量阈值为一个临界值，在温度阈值的影响下，可以采用恒压模式，也可以采用第一电流模式。
步骤S3，根据比较结果，控制动力电池的加热及充放电状态。
请参考图2，将对三种温度阈值情况进行分别说明。
具体的，如果动力电池的温度低于第一温度阈值，则断开动力电池的高压接触器，并对动力电池进行加热。所述断开动力电池的高压接触器之后，对动力电池进行加热之前，采用直流充电桩或交流充电机对电池加热器进行加热，所述电池加热器用于对动力电池加热。其中，第一温度阈值优选为-20℃，当动力电池温度低于-20℃时，优选为-30℃到-20℃，电动汽车采用恒压模式对动力电池进行加热，此时直流充电桩或交流充电机无法对电池进行充电，本温度区间采用恒压模式加热的原因是该阶段电池自身的充放电能力为0KW，所有的电能都传输给电池加热器加热。
具体的，如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，将根据动力电池的剩余电量值控制动力电池高压接触器的通断，并对动力电池进行加热。请参考图3，下面将对三种电量阈值情况进行分别说明。
一种实施例中，如果动力电池剩余电量值高于电量阈值，则闭合动力电池的高压接触器，动力电池对外放电，放电电流小于电流阈值，并对动力电池进行加热。其中，第二温度阈值优选为0℃，当动力电池温度介于-20℃到0℃区间时，且动力电池剩余电量值高于8％时，即电量阈值优选为动力电池总电量的8％，将采用第一电流模式，此时可以让动力电池对外小电流放电，电流阈值为5A，即放电电流小于5A，以保证电池加热器使用的加热能量绝大部分来自于直流充电桩或交流充电机。
又一实施例中，如果动力电池剩余电量值低于电量阈值，则断开动力电池的高压接触器，并对动力电池进行加热。在该温度区间内，当动力电池剩余电量值低于8％时，由于电池对外放电能力受到严重限制，采用恒压模式来对动力电池进行加热。
再一实施例中，如果动力电池剩余电量值低于电量阈值，则闭合动力电池的高压接触器，动力电池对外放电，放电电流小于电流阈值，并对动力电池进行加热。在该温度区间内，当动力电池剩余电量值低于8％时，根据动力电池型号的不同，在实际使用中，某些规格的动力电池可以不采用恒压模式，而直接采用第一电流模式。
具体的，如果动力电池的温度高于第二温度阈值，则进一步判断动力电池的温度是否低于直接充电温度阈值，所述直接充电温度阈值可以优选为5℃或7℃，为动力电池无需加热直接充电的所需温度，一般来说，交流充电优选为5℃，直流充电优选为7℃，但也会随着不同车型，根据电池单体具体设置数值。如果动力电池的温度高于第二温度阈值但低于直接充电温度阈值，则闭合动力电池的高压接触器，对动力电池进行加热，并同时对动力电池进行充电。即动力电池的温度优选高于0℃时，将采用第二电流模式。如果动力电池的温度高于直接充电温度阈值，则无需对动力电池进行加热，直接充电。
当然，一种实施例中，在动力电池加热过程中，如果动力电池温度达到5℃或7℃时，将停止加热，只采用直流充电桩或交流充电机对动力电池充电。
当然，又一种实施例中，在动力电池加热过程中，如果动力电池温度达到5℃或7℃时，可以采用恒温加热模式，并同时采用直流充电桩或交流充电机对动力电池充电，以提高电动汽车的充电速度。
本发明采用了三种动力电池加热模式进行切换，对电动汽车动力电池进行充电加热，可以根据动力电池在不同温度和不同剩余电量下，动力电池的充电功率和放电功率能力，灵活地调整加热过程中动力电池放电和充电参与过程。在恒压模式下，严禁动力电池放电和对其充电，保证了动力电池在该模式下的寿命和安全。在第一电流模式下，可以让动力电池适当对外小电流放电，提高了充电加热过程的可靠性，避免了在该温度和电量区间下部分充电桩不支持恒压模式或者充电暂停功能时导致无法充电的情况，保证了电动汽车在大部分环境条件下的正常充电和充电加热功能。在第二电流模式下，可以通过提高动力电池的温度，加快动力电池的充电速度。
图4展示了本发明用于电动汽车动力电池的充电加热控制系统的实施例。在本实施例中，如图4所示，所述用于电动汽车动力电池的充电加热控制系统包括请求模块10、温度检测模块11、电量检测模块12、比较模块13以及控制模块14。
请求模块10，用于获取充电请求；所述温度检测模块11，与动力电池连接，用于根据充电请求来检测动力电池的温度；所述电量检测模块12，与动力电池连接，用于根据充电请求来检测动力电池的剩余电量；所述比较模块13，用于接收动力电池的温度值和剩余电量值，所述温度值与第一温度阈值和第二温度阈值进行比较，得到温度比较结果；所述剩余电量值与电量阈值进行比较，得到电量比较结果；所述控制模块14，根据温度比较结果，如果动力电池的温度低于第一温度阈值，则断开动力电池的高压接触器，并对动力电池进行加热；如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，将根据电量比较结果控制动力电池高压接触器的通断，并对动力电池进行加热；如果动力电池的温度高于第二温度阈值，则闭合动力电池的高压接触器，对动力电池进行加热，并同时对动力电池进行充电。
一种实施例中，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，控制模块14根据电量比较结果，如果动力电池剩余电量值高于电量阈值，则闭合动力电池的高压接触器，动力电池对外放电，放电电流小于电流阈值，并对动力电池进行加热。
又一种实施例中，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，控制模块14根据电量比较结果，如果动力电池剩余电量值低于电量阈值，则断开动力电池的高压接触器，并对动力电池进行加热。
又一种实施例中，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，控制模块14根据电量比较结果，如果动力电池剩余电量值低于电量阈值，则闭合动力电池的高压接触器，动力电池对外放电，放电电流小于电流阈值，并对动力电池进行加热。
又一种实施例中，如果动力电池的温度高于第二温度阈值，则进一步判断动力电池的温度是否低于直接充电温度阈值，所述直接充电温度阈值可以优选为5℃或7℃，为动力电池无需加热直接充电的所需温度。
又一种实施例中，所述系统还包括电池加热器(未图示)，用于对动力电池进行加热，所述电池加热器采用直流充电桩和交流充电机对其进行加热。
进一步的，所述第一温度阈值优选为-20℃，所述第二温度阈值优选为0℃，所述电量阈值优选为动力电池总电量的8％，所述电流阈值优选为5A。
进一步的，所述比较模块13和控制模块14属于整车控制器，所述整车控制器用于控制电池加热器的开启和停止；所述电池管理系统用于控制高压接触器的通断。
关于上述实施例用于电动汽车动力电池的充电加热控制系统中各模块实现技术方案的其他细节，可参见上述实施例中的充电加热控制方法中的描述，此处不再赘述。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施方式。对于本领域技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车动力电池的充电加热控制方法，其特征在于，包括：
获取充电请求，并检测动力电池的温度和剩余电量；
如果动力电池的温度低于第一温度阈值，则断开动力电池的高压接触器，并对动力电池进行加热；
如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，将根据动力电池的剩余电量值控制动力电池高压接触器的通断，并对动力电池进行加热；
如果动力电池的温度高于第二温度阈值，则闭合动力电池的高压接触器，对动力电池进行加热，并同时对动力电池进行充电。
2.根据权利要求1所述用于电动汽车动力电池的充电加热控制方法，其特征在于，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，将根据动力电池的剩余电量值控制动力电池高压接触器的通断，并对动力电池进行加热，具体为：如果动力电池剩余电量值高于电量阈值，则闭合动力电池的高压接触器，动力电池对外放电，放电电流小于电流阈值，并对动力电池进行加热。
3.根据权利要求1所述用于电动汽车动力电池的充电加热控制方法，其特征在于，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，将根据动力电池的剩余电量值控制动力电池高压接触器的通断，并对动力电池进行加热，具体为：如果动力电池剩余电量值低于电量阈值，则断开动力电池的高压接触器，并对动力电池进行加热。
4.根据权利要求1所述用于电动汽车动力电池的充电加热控制方法，其特征在于，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，将根据动力电池的剩余电量值控制动力电池高压接触器的通断，并对动力电池进行加热，具体为：如果动力电池剩余电量值低于电量阈值，则闭合动力电池的高压接触器，动力电池对外放电，放电电流小于电流阈值，并对动力电池进行加热。
5.根据权利要求1至4所述用于电动汽车动力电池的充电加热控制方法，其特征在于，所述对动力电池进行加热之前，采用直流充电桩或交流充电机对电池加热器进行加热，所述电池加热器用于对动力电池加热。
6.一种用于电动汽车动力电池的充电加热控制系统，其特征在于，包括：
请求模块，用于获取充电请求；
温度检测模块，用于根据充电请求来检测动力电池的温度；
电量检测模块，用于根据充电请求来检测动力电池的剩余电量；
比较模块，用于接收动力电池的温度值和剩余电量值，所述温度值与第一温度阈值和第二温度阈值进行比较，得到温度比较结果；所述剩余电量值与电量阈值进行比较，得到电量比较结果；
控制模块，根据温度比较结果，如果动力电池的温度低于第一温度阈值，则断开动力电池的高压接触器，并对动力电池进行加热；如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，将根据电量比较结果控制动力电池高压接触器的通断，并对动力电池进行加热；如果动力电池的温度高于第二温度阈值，则闭合动力电池的高压接触器，对动力电池进行加热，并同时对动力电池进行充电。
7.根据权利要求6所述用于电动汽车动力电池的充电加热控制系统，其特征在于，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，控制模块根据电量比较结果，如果动力电池剩余电量值高于电量阈值，则闭合动力电池的高压接触器，动力电池对外放电，放电电流小于电流阈值，并对动力电池进行加热。
8.根据权利要求6所述的电动汽车动力电池的充电加热控制系统，其特征在于，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，控制模块根据电量比较结果，如果动力电池剩余电量值低于电量阈值，则断开动力电池的高压接触器，并对动力电池进行加热。
9.根据权利要求6所述的电动汽车动力电池的充电加热控制系统，其特征在于，所述如果动力电池的温度高于第一温度阈值但低于第二温度阈值，控制模块根据电量比较结果，如果动力电池剩余电量值低于电量阈值，则闭合动力电池的高压接触器，动力电池对外放电，放电电流小于电流阈值，并对动力电池进行加热。
10.根据权利要求6至9所述的电动汽车动力电池的充电加热控制系统，其特征在于，所述系统还包括电池加热器，用于对动力电池进行加热，所述电池加热器采用直流充电桩或交流充电机对其进行加热。
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