CN110281808B - 一种基于电池温度与健康状态的v2g安全控制方法及系统 - Google Patents

一种基于电池温度与健康状态的v2g安全控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电池温度与健康状态的V2G安全控制方法，如下：获取电动汽车当前状态下的电池温度和健康状态；依据获取的温度判定电池是否需要预热；依据电池温度和健康状态，结合电池属性数据表，给出允许的最大放电倍率；选取低于最大放电倍率的倍率进行回馈电能，回馈电能一段时间后测量各个电池组之间存在的最大温差，如果最大温差超出预设值，则降低放电倍率。该方法依据电池温度与健康状态，并在电动汽车回馈电能的过程中考虑电池组之间存在的温差来调整放电倍率，以保证电动汽车可以安全的对电网进行能量回馈，同时可降低使用过程中对电池造成的附加损耗。

Description

一种基于电池温度与健康状态的V2G安全控制方法及系统
技术领域
本发明涉及智能电网监控技术领域，具体涉及一种基于电池温度与健康状态的V2G安全控制方法及系统。
背景技术
V2G(Vehicle-to-grid)是电动汽车与电网交互技术的简称，其可以实现当电动汽车在不使用的情况下通过接入电网，在电网负荷相对较高的高峰期时将电池储存的电量回馈给电网；当电动汽车需要充电时，可以在电网负荷相对较低的低谷期时从电网获取电能。通过将电动汽车与电网进行交互式能量传输让其参与电网能量调度，可以有效对电网起到“削峰填谷”的作用，提高了电力系统运行的稳定性。据有关研究调查显示，城市中的电动汽车一天中平均有80％以上的时间处于闲置的状态。如果可以对电动汽车的储能资源合理有效的利用起来，可以缓解用电高峰时的供电紧张。
电动汽车的电池包括若干电池组，其中每个电池组均是由许多单体电池串并联组成，在使用的过程中其容量、电压、内阻等会逐渐呈现出不一致性。在车辆向电网回馈电能的过程中，由于电池组具有内阻，会产生热量使其温度升高，而不同区域位置的电池组由于散热条件的差别会有不同的温升，会造成电池组使用温度的不同，各个电池组之间存在的温度最大误差如果超过放电倍率限定值，则会对电池的健康状态造成不同程度的影响，即对电池造成附加损耗；同时，对于经历循环次数(一次完整的充放电为一次循环)不同的电池，其健康状态也有所差别。当前的V2G技术在进行回馈电能时，并未考虑电池温度和健康状态。
因此，如何提供一种基于电池温度与健康状态的V2G安全控制方法进而降低电池附加损耗便成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种基于电池温度与健康状态的V2G安全控制方法，包括如下步骤：
步骤1：获取电动汽车当前状态下的电池温度和健康状态，健康状态取决于电池已经历的循环次数，电池进行一次完整的充放电为一次循环；
步骤2：依据获取的电池温度判定电池是否需要预热，如果电池温度在0℃以下，则需要预热，如果电池温度在0℃以上，则无需预热；
步骤3：无需预热时，依据步骤1获取的电池温度和健康状态，结合电池属性数据表，给出当前状态下允许的最大放电倍率，需要预热时，依据步骤2预热后的电池温度和步骤1中的健康状态，结合电池属性数据表，给出当前状态下允许的最大放电倍率；
步骤4：选取低于最大放电倍率的倍率进行回馈电能，回馈电能一段时间后测量各个电池组之间存在的最大温差，如果最大温差超出预设值，则降低放电倍率，降低至放电倍率限定值后停止放电，放电倍率限定值由电池属性数据表得出；
步骤5：待最大温差低于预设值时，重复步骤1-4；
作为优选，步骤4之前，获取电动汽车需要预留的剩余电量值，在回馈电能过程中，当电池剩余电量达到预留的剩余电量值时，电动汽车停止回馈电能；
作为优选，步骤1中，电池温度的获取方式如下：获取每个电池组中的若干电池单体的温度，取平均值作为相对应电池组的电池组温度，再取若干电池组温度的平均值作为电池温度；
作为优选，步骤4中，对低于最大放电倍率的放电倍率进行分级划分，如果需要降低放电倍率，则放电倍率根据分级逐级递减，直至递减至放电倍率限定值；
作为优选，步骤4中，采用温度传感器测量最大温差；
作为优选，步骤3中，电池属性数据表由电池厂商于电池出厂前测试得出，电池属性数据表包括不同健康状态、不同电池温度对应的最大放电倍率和放电倍率限定值，其中，电池循环次数在500次以下为健康状态，循环次数在500-1000之间为中等健康状态，循环次数高于1000次为低等健康状态；
作为优选，步骤4中，所述预设值为5℃-8℃。
本发明提供的基于电池温度与健康状态的V2G安全控制方法，具有如下技术效果：
依据电池温度与健康状态，并在电动汽车回馈电能的过程中考虑电池组之间存在的温差来调整放电倍率，以保证电动汽车可以安全的对电网进行能量回馈，同时可降低使用过程中对电池造成的附加损耗；该方法中，依据获取的温度判定电池是否需要预热，是因为低温下锂离子电池会发生放电容量衰退，内阻增加的现象，其不利于电池的健康使用，会降低使用寿命，而通过该步骤可避免上述问题；
作为优选，对低于最大放电倍率的放电倍率进行分级划分，如果需要降低放电倍率，则放电倍率根据分级逐级递减，逐级递减的方式可延长电池使用寿命。
本发明还提供了一种基于电池温度与健康状态的V2G安全控制系统，包括电动汽车电池管理模块、V2G数据监测控制模块、车载预热模块和温度传感器；
所述电动汽车电池管理模块能够获取电动汽车当前状态下的电池温度和健康状态，所述电动汽车电池管理模块连接所述V2G数据监测控制模块并能够将获取的电动汽车当前状态下的电池温度和健康状态传至所述V2G数据监测控制模块；
所述车载预热模块能够对电池进行预热，所述V2G数据监测控制模块连接所述车载预热模块，所述V2G数据监测控制模块根据接收的当前状态下的电池温度控制所述车载预热模块启动或者无需启动，电池温度在0℃以下，所述车载预热模块启动，电池温度在0℃以上，所述车载预热模块无需启动；
所述V2G数据监测控制模块包含电池属性数据表，所述电池属性数据表包括不同健康状态、不同电池温度对应的最大放电倍率和放电倍率限定值，所述车载预热模块无需启动情况下，依据获取的电池温度和健康状态，结合电池属性数据表，给出当前状态下允许的最大放电倍率，所述车载预热模块启动情况下，依据预热后的电池温度和预热前的健康状态，结合电池属性数据表，给出当前状态下允许的最大放电倍率；
所述温度传感器测量回馈电能过程中各个电池组之间存在的最大温差，所述温度传感器连接所述V2G数据监测控制模块并将最大温差传至所述V2G数据监测控制模块，如果最大温差超出预设值，所述电动汽车电池管理模块根据所述V2G数据监测控制模块的指令能够降低电动汽车放电倍率，直至降低至放电倍率限定值后停止放电；
作为优选，还包括V2G充电桩，所述电动汽车电池管理模块、所述V2G充电桩、所述V2G数据监测控制模块依次连接；
作为优选，所述车载预热模块为PI电加热膜或PTC热敏电阻。
该系统在进行控制时，也是依据电池温度与健康状态，并在电动汽车回馈电能的过程中考虑电池组之间存在的温差来调整放电倍率，以保证电动汽车可以安全的对电网进行能量回馈，同时可降低使用过程中对电池造成的附加损耗。
附图说明
图1为本发明所提供的基于电池温度与健康状态的V2G安全控制方法的一种具体实施方式的流程示意图；
图2为本发明提供的基于电池温度与健康状态的V2G安全控制系统的一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明所提供的基于电池温度与健康状态的V2G安全控制方法的一种具体实施方式的流程示意图。
结合图1，本发明提供的一种基于电池温度与健康状态的V2G安全控制方法，包括如下步骤：
步骤1：获取电动汽车当前状态下的电池温度和健康状态，健康状态取决于电池已经历的循环次数，电池进行一次完整的充放电为一次循环；
步骤2：依据获取的电池温度判定电池是否需要预热，如果电池温度在0℃以下，则需要预热，如果电池温度在0℃以上，则无需预热；
步骤3：无需预热时，依据步骤1获取的电池温度和健康状态，结合电池属性数据表，给出当前状态下允许的最大放电倍率，需要预热时，依据步骤2预热后的电池温度和步骤1中的健康状态，结合电池属性数据表，给出当前状态下允许的最大放电倍率；
步骤4：选取低于最大放电倍率的倍率进行回馈电能，回馈电能一段时间后测量各个电池组之间存在的最大温差，如果最大温差超出预设值，则降低放电倍率，降低至放电倍率限定值后停止放电，放电倍率限定值由电池属性数据表得出；
步骤5：待最大温差低于预设值时，重复步骤1-4。
该方法中，依据电池温度与健康状态，并在电动汽车回馈电能的过程中考虑电池组之间存在的温差来调整放电倍率，以保证电动汽车可以安全的对电网进行能量回馈，同时可降低使用过程中对电池造成的附加损耗；该方法中，依据获取的温度判定电池是否需要预热，是因为低温下锂离子电池会发生放电容量衰退，内阻增加的现象，其不利于电池的健康使用，会降低使用寿命，而通过该步骤可避免上述问题。
进一步的，步骤4之前，获取电动汽车需要预留的剩余电量值，在回馈电能过程中，当电池剩余电量达到预留的剩余电量值时，电动汽车停止回馈电能。
如图1中所示的，一种具体实施方式中，当电池剩余电量达到预留的剩余电量值时，电动汽车停止回馈电能。
该具体实施方式中，步骤1中，电池温度的获取方式如下：获取每个电池组中的若干电池单体的温度，取平均值作为相对应电池组的电池组温度，再取若干电池组温度的平均值作为电池温度。
进一步的，步骤4中，对低于最大放电倍率的放电倍率进行分级划分，如果需要降低放电倍率，则放电倍率根据分级逐级递减，直至递减至放电倍率限定值；逐级递减的方式可延长电池使用寿命。
该具体实施方式中，步骤4中，采用温度传感器测量最大温差。
进一步的，步骤3中，电池属性数据表由电池厂商于电池出厂前测试得出，电池属性数据表包括不同健康状态、不同电池温度对应的最大放电倍率和放电倍率限定值，其中，电池循环次数在500次以下为健康状态，循环次数在500-1000之间为中等健康状态，循环次数高于1000次为低等健康状态。
进一步的，步骤4中，所述预设值为5℃-8℃；比如在冬季由于环境温度较低，电池散热的影响会影响温度一致性，最大温差限值可取为8℃，在夏季环境温度适中，散热影响温度一致性的程度减弱，最大温差限值可取为5℃。
本发明还提供一种基于电池温度与健康状态的V2G安全控制系统，结合图2，包括电动汽车电池管理模块、V2G数据监测控制模块、车载预热模块和温度传感器；
电动汽车电池管理模块能够获取电动汽车当前状态下的电池温度和健康状态，所述电动汽车电池管理模块连接所述V2G数据监测控制模块并能够将获取的电动汽车当前状态下的电池温度和健康状态传至所述V2G数据监测控制模块；
车载预热模块能够对电池进行预热，所述V2G数据监测控制模块连接所述车载预热模块，所述V2G数据监测控制模块根据接收的当前状态下的电池温度控制所述车载预热模块启动或者无需启动，电池温度在0℃以下，所述车载预热模块启动，电池温度在0℃以上，所述车载预热模块无需启动；
V2G数据监测控制模块包含电池属性数据表，所述电池属性数据表包括不同健康状态、不同电池温度对应的最大放电倍率和放电倍率限定值，所述车载预热模块无需启动情况下，依据获取的电池温度和健康状态，结合电池属性数据表，给出当前状态下允许的最大放电倍率，所述车载预热模块启动情况下，依据预热后的电池温度和预热前的健康状态，结合电池属性数据表，给出当前状态下允许的最大放电倍率；
温度传感器测量回馈电能过程中各个电池组之间存在的最大温差，所述温度传感器连接所述V2G数据监测控制模块并将最大温差传至所述V2G数据监测控制模块，如果最大温差超出预设值，所述电动汽车电池管理模块根据所述V2G数据监测控制模块的指令能够降低电动汽车放电倍率，直至降低至放电倍率限定值后停止放电。
该系统在进行控制时，也是依据电池温度与健康状态，并在电动汽车回馈电能的过程中考虑电池组之间存在的温差来调整放电倍率，以保证电动汽车可以安全的对电网进行能量回馈，同时可降低使用过程中对电池造成的附加损耗。
进一步的，如图2所示，该系统中，还包括V2G充电桩，电动汽车电池管理模块、V2G充电桩、V2G数据监测控制模块依次连接。
进一步的，车载预热模块为PI电加热膜或PTC热敏电阻。

Claims (10)

1.一种基于电池温度与健康状态的V2G安全控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：获取电动汽车当前状态下的电池温度和健康状态，健康状态取决于电池已经历的循环次数，电池进行一次完整的充放电为一次循环；
步骤2：依据获取的电池温度判定电池是否需要预热，如果电池温度在0℃以下，则需要预热，如果电池温度在0℃以上，则无需预热；
步骤3：无需预热时，依据步骤1获取的电池温度和健康状态，结合电池属性数据表，给出当前状态下允许的最大放电倍率，需要预热时，依据步骤2预热后的电池温度和步骤1中的健康状态，结合电池属性数据表，给出当前状态下允许的最大放电倍率；
步骤4：选取低于最大放电倍率的倍率进行回馈电能，回馈电能一段时间后测量各个电池组之间存在的最大温差，如果最大温差超出预设值，则降低放电倍率，降低至放电倍率限定值后停止放电，放电倍率限定值由电池属性数据表得出；
步骤5：待最大温差低于预设值时，重复步骤1-4。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4之前，获取电动汽车需要预留的剩余电量值，在回馈电能过程中，当电池剩余电量达到预留的剩余电量值时，电动汽车停止回馈电能。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，电池温度的获取方式如下：获取每个电池组中的若干电池单体的温度，取平均值作为相对应电池组的电池组温度，再取若干电池组温度的平均值作为电池温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中，对低于最大放电倍率的放电倍率进行分级划分，如果需要降低放电倍率，则放电倍率根据分级逐级递减，直至递减至放电倍率限定值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中，采用温度传感器测量最大温差。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，电池属性数据表由电池厂商于电池出厂前测试得出，电池属性数据表包括不同健康状态、不同电池温度对应的最大放电倍率和放电倍率限定值，其中，电池循环次数在500次以下为健康状态，循环次数在500-1000之间为中等健康状态，循环次数高于1000次为低等健康状态。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤4中，所述预设值为5℃-8℃。
8.一种基于电池温度与健康状态的V2G安全控制系统，其特征在于，包括电动汽车电池管理模块、V2G数据监测控制模块、车载预热模块和温度传感器；
所述电动汽车电池管理模块能够获取电动汽车当前状态下的电池温度和健康状态，所述电动汽车电池管理模块连接所述V2G数据监测控制模块并能够将获取的电动汽车当前状态下的电池温度和健康状态传至所述V2G数据监测控制模块；
所述车载预热模块能够对电池进行预热，所述V2G数据监测控制模块连接所述车载预热模块，所述V2G数据监测控制模块根据接收的当前状态下的电池温度控制所述车载预热模块启动或者无需启动，电池温度在0℃以下，所述车载预热模块启动，电池温度在0℃以上，所述车载预热模块无需启动；
所述V2G数据监测控制模块包含电池属性数据表，所述电池属性数据表包括不同健康状态、不同电池温度对应的最大放电倍率和放电倍率限定值，所述车载预热模块无需启动情况下，依据获取的电池温度和健康状态，结合电池属性数据表，给出当前状态下允许的最大放电倍率，所述车载预热模块启动情况下，依据预热后的电池温度和预热前的健康状态，结合电池属性数据表，给出当前状态下允许的最大放电倍率；
所述温度传感器测量回馈电能过程中各个电池组之间存在的最大温差，所述温度传感器连接所述V2G数据监测控制模块并将最大温差传至所述V2G数据监测控制模块，如果最大温差超出预设值，所述电动汽车电池管理模块根据所述V2G数据监测控制模块的指令能够降低电动汽车放电倍率，直至降低至放电倍率限定值后停止放电。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括V2G充电桩，所述电动汽车电池管理模块、所述V2G充电桩、所述V2G数据监测控制模块依次连接。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述车载预热模块为PI电加热膜或PTC热敏电阻。
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