CN110994053B - 动力电池性能主动管理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了动力电池主动管理方法与系统，通过主动式的电池性能管理与控制方式，摆脱了现有技术中对电池充、放电功率等的限制，充分发挥了电池的性能潜力，同时综合考虑了电池寿命、一致性等多方面的因素，具有现有技术所不具备的诸多有益效果。

Description

动力电池性能主动管理方法及系统
技术领域
本发明涉及动力电池管理技术领域，尤其涉及以主动方式对动力电池性能进行管理的技术。
背景技术
动力电池作为电动汽车的核心动力来源，对电动汽车的动力性、续驶里程、安全性等起到了决定性作用。而电动汽车运行年限较长，运行工况复杂，车用动力电池既需要应对较宽的环境温度范围，又需要承受频繁的动态功率变化。然而，在高寒环境下，动力电池容量明显减小，电量估计精度差，充、放电能力受限，且易发生析锂，导致电池加速老化，甚至带来安全隐患；在高温环境下，电池易老化，且有发生热失控的风险。
当前的动力电池管理系统所通常采用的测量和计算手段均属于一种被动式的管理思路，在低温环境下将电池的充、放电功率限制在较低的范围内，限制了电池的性能。为了充分发挥电池的性能潜力，同时综合考虑电池寿命和一致性等因素，本领域需要一种能对电池的充、放电能力实现主动管理的方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种动力电池性能主动管理方法，具体包括以下步骤：
步骤S1、根据动力电池在不同温度下的峰值功率、寿命、一致性因素，综合确定动力电池的最佳工作温度范围上限与下限；
步骤S2、实时采集电池温度，并判断当前温度是否低于所述最佳工作温度范围的下限，若是，对电池进行主动加热，直到温度不低于所述最佳工作温度范围的下限；若否，则执行步骤S3；
步骤S3、判断电池当前温度是否高于所述最佳工作温度范围的上限，若是，对电池进行主动散热，直到温度不高于所述最佳工作温度范围的上限；若否，执行步骤S4；
步骤S4、电动汽车正常运行。
进一步地，所述步骤S1中确定动力电池的最佳工作温度范围，具体包括：
步骤S1.1，根据动力电池在不同温度下的峰值功率，获取电池峰值功率较高的温度区间W1；比如将与不低于50％的最高峰值功率至最高峰值功率对应的温度区间，作为该温度区间W1；
步骤S1.2，根据动力电池在不同温度下的循环寿命，获取电池循环寿命较长的温度区间W2；比如将与不低于60％的最长循环寿命至最长循环寿命对应的温度区间，作为该温度区间W2；
步骤S1.3，根据动力电池在不同温度下的单体间开路电压差异，获取电池一致性较好的温度区间W3；比如将与单体间开路电压的最大差异小于20mV对应的温度区间，作为该温度区间W3；
步骤S1.4，综合所述的温度区间W1～W3，确定动力电池的最佳工作温度范围。
本发明还提供了一种动力电池主动管理系统，包括：
最佳工作温度范围确定模块、电池温度采集与比较模块、加热模块与散热模块；
其中，所述最佳工作温度范围确定模块用于根据动力电池在不同温度下的峰值功率、寿命、一致性因素，综合确定动力电池的最佳工作温度范围上限与下限；
所述电池温度采集与比较模块用于实时采集电池当前温度，并与所确定的最佳工作温度范围上限与下限进行比较；当所述电池温度采集与比较模块判断电池当前温度高于所述上限时，启动所述散热模块对电池进行主动散热，直到温度不高于所述最佳工作温度范围上限；当所述电池温度采集与比较模块判断电池当前温度低于所述下限时，启动所述加热模块对电池进行主动加热，直到温度不低于所述最佳工作温度范围下限。
进一步地，所述最佳工作温度范围确定模块还包括：
峰值功率确定模块、循环寿命确定模块与开路电压确定模块；
所述最佳工作温度范围确定模块根据所述峰值功率确定模块得到的动力电池在不同温度下的峰值功率，获取电池峰值功率较高的温度区间W1；比如将与不低于50％的最高峰值功率至最高峰值功率对应的温度区间，作为该温度区间W1；
所述最佳工作温度范围确定模块根据所述循环寿命确定模块得到的动力电池在不同温度下的循环寿命，获取电池循环寿命较长的温度区间W2；比如将与不低于60％的最长循环寿命至最长循环寿命对应的温度区间，作为该温度区间W2；
所述最佳工作温度范围确定模块根据所述开路电压确定模块得到的动力电池在不同温度下的单体间开路电压差异，获取电池一致性较好的温度区间W3；比如将与单体间开路电压的最大差异小于20mV对应的温度区间，作为该温度区间W3；
综合所述的温度区间W1～W3，所述最佳工作温度范围确定模块确定动力电池的最佳工作温度范围。
上述本发明所提供的动力电池主动管理方法与系统，通过主动式的电池性能管理与控制方式，摆脱了现有技术中对电池充、放电功率等的限制，充分发挥了电池的性能潜力，同时综合考虑了电池寿命、一致性等多方面的因素，具有现有技术所不具备的诸多有益效果。
附图说明
附图1为本发明所提供方法的流程示意图；
附图2为本发明的一个实例中温度区间W1的确定；
附图3为本发明的一个实例中温度区间W2的确定；
附图4为本发明的一个实例中温度区间W3的确定。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
本发明提供的一种动力电池性能主动管理方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤S1、根据动力电池在不同温度下的峰值功率、寿命、一致性因素，综合确定动力电池的最佳工作温度范围上限与下限；
步骤S2、实时采集电池温度，并判断当前温度是否低于所述最佳工作温度范围的下限，若是，对电池进行主动加热，直到温度不低于所述最佳工作温度范围的下限；若否，则执行步骤S3；
步骤S3、判断电池当前温度是否高于所述最佳工作温度范围的上限，若是，对电池进行主动散热，直到温度不高于所述最佳工作温度范围的上限；若否，执行步骤S4；
步骤S4、电动汽车正常运行。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S1中确定动力电池的最佳工作温度范围，具体包括：
步骤S1.1，根据动力电池在不同温度下的峰值功率，获取电池峰值功率较高的温度区间W1；比如将与不低于50％的最高峰值功率至最高峰值功率对应的温度区间，作为该温度区间W1；
步骤S1.2，根据动力电池在不同温度下的循环寿命，获取电池循环寿命较长的温度区间W2；比如将与不低于60％的最长循环寿命至最长循环寿命对应的温度区间，作为该温度区间W2；
步骤S1.3，根据动力电池在不同温度下的单体间开路电压差异，获取电池一致性较好的温度区间W3；比如将与单体间开路电压的最大差异小于20mV对应的温度区间，作为该温度区间W3；
步骤S1.4，综合所述的温度区间W1～W3，确定动力电池的最佳工作温度范围。
本发明还提供了一种动力电池主动管理系统，包括：
最佳工作温度范围确定模块、电池温度采集与比较模块、加热模块与散热模块；
其中，所述最佳工作温度范围确定模块用于根据动力电池在不同温度下的峰值功率、寿命、一致性因素，综合确定动力电池的最佳工作温度范围上限与下限；
所述电池温度采集与比较模块用于实时采集电池当前温度，并与所确定的最佳工作温度范围上限与下限进行比较；当所述电池温度采集与比较模块判断电池当前温度高于所述上限时，启动所述散热模块对电池进行主动散热，直到温度不高于所述最佳工作温度范围上限；当所述电池温度采集与比较模块判断电池当前温度低于所述下限时，启动所述加热模块对电池进行主动加热，直到温度不低于所述最佳工作温度范围下限。
在本发明的一个优选实施例中，所述最佳工作温度范围确定模块还包括：
峰值功率确定模块、循环寿命确定模块与开路电压确定模块；
所述最佳工作温度范围确定模块根据所述峰值功率确定模块得到的动力电池在不同温度下的峰值功率，获取电池峰值功率较高的温度区间W1；比如将与不低于50％的最高峰值功率至最高峰值功率对应的温度区间，作为该温度区间W1；
所述最佳工作温度范围确定模块根据所述循环寿命确定模块得到的动力电池在不同温度下的循环寿命，获取电池循环寿命较长的温度区间W2；比如将与不低于60％的最长循环寿命至最长循环寿命对应的温度区间，作为该温度区间W2；
所述最佳工作温度范围确定模块根据所述开路电压确定模块得到的动力电池在不同温度下的单体间开路电压差异，获取电池一致性较好的温度区间W3；比如将与单体间开路电压的最大差异小于20mV对应的温度区间，作为该温度区间W3；
综合所述的温度区间W1～W3，所述最佳工作温度范围确定模块确定动力电池的最佳工作温度范围。
在本发明的一个实施例中，图2所示为某款动力电池的峰值功率随温度的变化曲线，由图可知该电池峰值功率较高温度区间W1约为20～60℃；图3所示为该动力电池的循环寿命随温度的变化曲线，由图可知该电池循环寿命较长的温度区间W2约为5～44℃；图4所示为该款动力电池不同单体间开路电压差异随温度的变化曲线，该款电池开路电压一致性较好的温度区间W3约为17～60℃。
本实施例中，为了综合权衡电池的充放电能力、循环寿命、一致性，取三个温度区间W1、W2、W3之交集作为该电池的最佳工作温度范围W：
W＝W1∩W2∩W3
即本实施例中的该动力电池的最佳工作温度范围为20～44℃。
此外，需要进一步说明的，所述最佳工作温度范围的具体选定策略并不局限于上述实施例中的方法，对于不同的使用需求，可以选定不同的最佳工作温度范围。例：如果要求进一步提升电池的充放电功率，可以一定程度上降低寿命的权重，选定更高的工作温度区间(如25～50℃)；如果要求电池具有更长的寿命，可以牺牲一定的充放电能力，选定更低的工作温度区间(如10～44℃)等。
应理解，本发明实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种动力电池性能主动管理方法，具体包括以下步骤：
步骤S1、根据动力电池在不同温度下的峰值功率、寿命、一致性因素，综合确定动力电池的最佳工作温度范围上限与下限，具体包括：
步骤S1.1，根据动力电池在不同温度下的峰值功率，获取电池峰值功率较高的温度区间W1；将与不低于50％的最高峰值功率至最高峰值功率对应的温度区间，作为该温度区间W1；
步骤S1.2，根据动力电池在不同温度下的循环寿命，获取电池循环寿命较长的温度区间W2；将与不低于60％的最长循环寿命至最长循环寿命对应的温度区间，作为该温度区间W2；
步骤S1.3，根据动力电池在不同温度下的单体间开路电压差异，获取电池一致性较好的温度区间W3；将与单体间开路电压的最大差异小于20mV对应的温度区间，作为该温度区间W3；
步骤S1.4，综合所述的温度区间W1～W3的交集，确定动力电池的最佳工作温度范围；
步骤S2、实时采集电池温度，并判断当前温度是否低于所述最佳工作温度范围的下限，若是，对电池进行主动加热，直到温度不低于所述最佳工作温度范围的下限；若否，则执行步骤S3；
步骤S3、判断电池当前温度是否高于所述最佳工作温度范围的上限，若是，对电池进行主动散热，直到温度不高于所述最佳工作温度范围的上限；若否，执行步骤S4；
步骤S4、电动汽车正常运行。
2.一种动力电池主动管理系统，其特征在于：包括：
最佳工作温度范围确定模块、电池温度采集与比较模块、加热模块与散热模块；
其中，所述最佳工作温度范围确定模块用于根据动力电池在不同温度下的峰值功率、寿命、一致性因素，综合确定动力电池的最佳工作温度范围上限与下限；
所述最佳工作温度范围确定模块还包括：
峰值功率确定模块、循环寿命确定模块与开路电压确定模块；
所述最佳工作温度范围确定模块根据所述峰值功率确定模块得到的动力电池在不同温度下的峰值功率，获取电池峰值功率较高的温度区间W1；将与不低于50％的最高峰值功率至最高峰值功率对应的温度区间，作为该温度区间W1；
所述最佳工作温度范围确定模块根据所述循环寿命确定模块得到的动力电池在不同温度下的循环寿命，获取电池循环寿命较长的温度区间W2；将与不低于60％的最长循环寿命至最长循环寿命对应的温度区间，作为该温度区间W2；
所述最佳工作温度范围确定模块根据所述开路电压确定模块得到的动力电池在不同温度下的单体间开路电压差异，获取电池一致性较好的温度区间W3；将与单体间开路电压的最大差异小于20mV对应的温度区间，作为该温度区间W3；
综合所述的温度区间W1～W3的交集，所述最佳工作温度范围确定模块确定动力电池的最佳工作温度范围；
所述电池温度采集与比较模块用于实时采集电池当前温度，并与所确定的最佳工作温度范围上限与下限进行比较；当所述电池温度采集与比较模块判断电池当前温度高于所述上限时，启动所述散热模块对电池进行主动散热，直到温度不高于所述最佳工作温度范围上限；当所述电池温度采集与比较模块判断电池当前温度低于所述下限时，启动所述加热模块对电池进行主动加热，直到温度不低于所述最佳工作温度范围下限。
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