CN111129659B - 一种车辆电池的充电加热控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆电池的充电加热控制方法及系统，包括：采集电池温度，并判断电池温度是否小于加热启动阈值，若小于加热启动阈值，则控制电池放电以给自身加热；延时设定时间，控制充电机给电池加热，并控制电池停止放电；当电池温度达到加热停止阈值或充电机加热持续时间达到加热超时阈值时，则控制充电机停止对电池加热并控制充电机给电池充电。本发明通过电池在低温环境下的自放电加热过程，有效提高了加热的效率，以便于后面高效率充电。

Description

一种车辆电池的充电加热控制方法及系统
技术领域
本发明涉及一种车辆电池的充电加热控制方法及系统，属于电动汽车电池技术领域。
背景技术
目前，随着新能源汽车的发展，新能源电动车在技术和销量方面都得到了迅猛的发展。新能源电动车大多采用蓄电池作为动力源，蓄电池的充放电性能极易受到环境温度的影响。例如，对于采用锂电池作为动力源的电动汽车，由于锂电池的材料特性，在低温环境下，电池组不允许进行充电，为了满足车辆在寒冷的环境中能够正常工作的需求，通常会设计一种电池辅助加热系统，以达到锂电池的可允许充电温度。加热能量来源通常来自充电机，由电池管理系统根据采集的电芯极柱温度判断是否需要进行充电加热。
图1给出了现有通用电池辅助加热系统的原理示意图，其控制原理为：当满足充电加热的允许温度后，控制加热正端继电器K1和加热负端继电器K2闭合，断开主负继电器K4，使整个加热系统的高压回路导通，以给电池E加热。加热达到预期的温度条件时，控制加热正端继电器K1和加热负端继电器K2断开，闭合充电继电器K3和主负继电器K4，进入正常的充电流程。
对于现有的充电加热过程，需要在加热完成后才能够进行充电过程，加热效率较低，且会导致充电完成所需时间较长，影响了人们出行。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆电池的充电加热控制方法及系统，用于解决现有的充电加热过程加热效率较低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种车辆电池的充电加热控制方法，步骤如下：
采集电池温度，并判断电池温度是否小于加热启动阈值，若小于加热启动阈值，则控制电池放电以给自身加热；
延时设定时间，控制充电机给电池加热，并控制电池停止放电；
当电池温度达到加热停止阈值或充电机加热持续时间达到加热超时阈值时，则控制充电机停止对电池加热并控制充电机给电池充电。
本发明的有益效果是：当电池温度较低时，控制电池放电以给自身加热，由于低温时电池内阻较大，放电过程可以辅助给电池加热；在延时一段时间后，再采用充电机给电池加热；通过电池在低温环境下的自放电加热过程，有效提高了加热的效率，以便于后面高效率充电。
进一步的，为了提高电池加热效率，控制充电机给电池加热后，当充电机的输出电流达到最大允许持续加热电流时，控制电池停止放电。
进一步的，为了实现可靠加热，最大允许持续加热电流为5A。
本发明还提供了一种车辆电池的充电加热控制系统，包括控制器、加热回路、充电回路以及用于采集电池温度信息的温度采集单元；所述加热回路包括用于连接充电机的加热连接端，所述充电回路包括用于连接充电机的第一连接端以及用于给电池供电的第二连接端，所述加热回路中串设有加热控制开关及用于给电池加热的加热单元，所述充电回路中串设有充电控制开关；所述控制器设置有用于通信连接充电机的通信端、并采样连接所述温度采集单元、控制连接所述加热控制开关和充电控制开关，用于：
接收电池温度信息，并判断电池温度是否小于加热启动阈值，若小于加热启动阈值，则控制电池放电以给自身加热；
延时设定时间，控制充电机给电池加热，并控制电池停止放电；
当电池温度达到加热停止阈值或充电机加热持续时间达到加热超时阈值时，则控制充电机停止对电池加热并控制充电机给电池充电。
本发明的有益效果是：当电池温度较低时，控制电池放电以给自身加热，由于低温时电池内阻较大，放电过程可以辅助给电池加热；在延时一段时间后，再采用充电机给电池加热；通过电池在低温环境下的自放电加热过程，有效提高了加热的效率，以便于后面高效率充电。
进一步的，为了提高电池加热效率，控制充电机给电池加热后，当充电机的输出电流达到最大允许持续加热电流时，控制电池停止放电。
进一步的，为了实现可靠加热，最大允许持续加热电流为5A。
进一步的，为了实现可靠控制，所述控制器为电池管理系统。
附图说明
图1是现有技术电池辅助加热系统的原理示意图；
图2是本发明车辆电池的充电加热控制系统的原理示意图；
图3是本发明车辆电池的充电加热控制方法的控制逻辑图。
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，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
车辆电池的充电加热控制系统实施例：
本实施例提供了一种车辆电池的充电加热控制系统，其原理示意图如图2所示，包括电池管理系统BMS、加热回路、充电回路以及用于采集电池温度信息的温度采集单元(图2中未给出温度采集单元)。其中，加热回路包括用于连接充电机(也可以是充电桩)正负连接端的加热连接端，该加热回路中串设有加热控制继电器S3和用于给电池E加热的热敏电阻PTC。充电回路包括用于连接充电机正负连接端的第一连接端以及用于给电池E供电的第二连接端，该充电回路中串设有主负控制继电器S1和充电控制继电器S2。电池管理系统BMS设置有用于通信连接充电机的通信端，并采样连接温度采集单元，控制连接主负控制继电器S1、充电控制继电器S2和加热控制继电器S3。
其中，主负控制继电器S1和充电控制继电器S2作为充电控制开关，用于控制充电回路的导通和断开。加热控制继电器S3作为加热控制开关，用于控制加热回路的导通和断开，加热回路中的热敏电阻PTC作为加热单元用于给车辆的电池E进行加热。
在工作过程中，温度采集单元采集车辆的电池E的温度信息，并发送给电池管理系统BMS。电池管理系统BMS接收温度采集单元采集的电池温度信息、进行处理计算，并通过与充电机之间的通信配合，对三个控制继电器进行控制，来实现对车辆电池的充电加热控制过程。由于该充电加热控制过程会在下面的车辆电池的充电加热控制方法实施例进行详细介绍，此处不再赘述。
另外，需要说明的是，上述的电池管理系统BMS也可以是专门设置的或者是车辆上现有的控制器，该控制器通过软件设置，以实现对车辆电池的充电加热控制过程。
车辆电池的充电加热控制方法实施例：
本实施例提供了一种车辆电池的充电加热控制方法，其控制逻辑如图3所示，通过对电池的加热和充电过程进行控制，以提高电池的加热效率，便于后面高效率充电。结合图2中的车辆电池的充电加热控制系统，该车辆电池的充电加热控制方法的步骤如下：
(1)采集电池温度，并判断电池温度是否小于加热启动阈值，若小于加热启动阈值，则控制电池放电以给自身加热。
电池管理系统BMS被充电信号唤醒时进行自检，自检通过后控制闭合主负控制继电器S1，闭合主负控制继电器S1后自检，自检通过后控制闭合充电控制继电器S2，闭合充电控制继电器S2后自检。在充电控制继电器S2闭合后的自检完成后，采集电池E的温度信息，例如可通过采集电池极柱温度作为电池温度，并判断采集的电池极柱温度是否小于加热启动阈值，若小于加热启动阈值，则控制闭合加热控制继电器S3，此时电池E通过给热敏电阻PTC供电以给自身加热。由于在温度较低时，电池内阻较大，电池放电过程有益于电芯内部温度的上升。
另外，在上述过程中，当任意自检结果不正常时，则进入故障处理机制，对当前的故障进行分析和处理，故障分析和处理的过程属于现有技术，此处不再赘述。
(2)延时设定时间，控制充电机给电池加热，并控制电池停止放电。
为了使电池E放电以给自身加热的过程持续一段时间，电池管理系统BMS可以通过延时设定时间后再发送加热需求电流报文给充电机，其中加热需求电流报文中的加热请求电流为热敏电阻PTC的最大允许持续加热电流。最大允许持续加热电流的大小根据选择的热敏电阻PTC来设定，在本实施例中，该最大允许持续加热电流为5A。当检测到充电机输出的实时电流达到热敏电阻PTC的最大允许持续加热电流时，电池管理系统BMS控制断开主负控制继电器S1，此时由充电机给热敏电阻PTC供电以给电池E加热，同时电池E停止自放电加热过程。
在充电机开始输出到充电机输出电流达到最大允许持续加热电流这一过程中，电池E持续放电以给热敏电阻PTC加热，充电机输出提供的电流逐渐上升(只用于给热敏电阻PTC加热)，电池E给热敏电阻PTC的供电电流逐渐减少至0。
(3)当电池温度达到加热停止阈值或充电机加热持续时间达到加热超时阈值时，则控制充电机停止对电池加热并控制充电机给电池充电。
在本实施例中，通过采集的电池极柱温度来判断电池温度是否达到加热停止阈值。其中，加热持续时间的计算起始时刻是指充电机开始输出给热敏电阻PTC供电以给电池加热的时刻。当满足电池温度达到加热停止阈值或加热持续时间达到加热超时阈值时，电池管理系统BMS控制断开加热控制继电器S3以停止对电池E加热，同时闭合主负控制继电器S1以给电池E充电。
图2中的车辆电池的充电加热控制系统与图1相比，减少了一个控制加热负端的加热控制继电器，降低了加热系统的硬件成本；通过对软件中的控制指令进行修改，实现了对车辆电池的充电加热控制过程，提高了电池加热效率。但需要说明的是，实现上述的车辆电池的充电加热控制方法并不局限于图2中的车辆电池的充电加热控制系统，也可以采用现有技术中现有的车辆电池的充电加热控制系统来实现，例如可以采用图1中的电池辅助加热系统来实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种车辆电池的充电加热控制方法，其特征在于，步骤如下：
采集电池温度，并判断电池温度是否小于加热启动阈值，若小于加热启动阈值，则控制电池放电以给自身加热；
延时设定时间，当检测到充电机的输出电流达到最大允许持续加热电流时，由充电机给加热单元供电以给电池加热，同时控制电池停止放电；
当电池温度达到加热停止阈值或充电机加热持续时间达到加热超时阈值时，则控制充电机停止对电池加热并控制充电机给电池充电。
2.根据权利要求1所述的车辆电池的充电加热控制方法，其特征在于，最大允许持续加热电流为5A。
3.一种车辆电池的充电加热控制系统，其特征在于，包括控制器、加热回路、充电回路以及用于采集电池温度信息的温度采集单元；所述加热回路包括用于连接充电机的加热连接端，所述充电回路包括用于连接充电机的第一连接端以及用于给电池供电的第二连接端，所述加热回路中串设有加热控制开关及用于给电池加热的加热单元，所述充电回路中串设有充电控制开关；所述控制器设置有用于通信连接充电机的通信端、并采样连接所述温度采集单元、控制连接所述加热控制开关和充电控制开关，用于：
接收电池温度信息，并判断电池温度是否小于加热启动阈值，若小于加热启动阈值，则控制电池放电以给自身加热；
延时设定时间，当检测到充电机的输出电流达到最大允许持续加热电流时，由充电机给加热单元供电以给电池加热，同时控制电池停止放电；
当电池温度达到加热停止阈值或充电机加热持续时间达到加热超时阈值时，则控制充电机停止对电池加热并控制充电机给电池充电。
4.根据权利要求3所述的车辆电池的充电加热控制系统，其特征在于，最大允许持续加热电流为5A。
5.根据权利要求3-4中任一项所述的车辆电池的充电加热控制系统，其特征在于，所述控制器为电池管理系统。
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