CN111634201A - 一种使用三元锂电池的电动车快充加热充电方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使用三元锂电池的电动车快充加热充电方法及装置，所述方法中用户通过将快速充电桩的充电枪插入车载快充座并选择充电后，充电桩将通过CC2信号唤醒电池管理系统，电池管理系统将会与充电桩进入握手阶段并进行配置阶段的交互，无问题后进入可配电阶段；电池管理系统对电池组内的所有单体电芯温度进行检测，并根据检测的温度情况选择进入不同的工作模式；电池管理系统检测加热充电过程是否存在异常，若存在异常则停止加热或充电。本发明可解决三元锂电电动汽车处于0度以下环境后无法快速充电的问题，同时控制加热电流和充电电流，使充电电流严控在三元锂电电芯充电SOP表允许范围内又加快充电过程，减少对电池造成损害。

Description

一种使用三元锂电池的电动车快充加热充电方法及装置
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，具体涉及一种使用三元锂电池的电动车快充加热充电方法及装置。
背景技术
国内纯电动汽车已经经历爆发式增长，使用三元锂电池的电动车也越来越多的。虽然三元锂电电池能量密度高，但是相较于磷酸铁锂电池，三元锂电池受温度影响更为明显，一般三元锂电电芯低于0度和高于55度是禁止充电的，(见充电SOP表)。当冬季来临，电动汽车静置室外，电动汽车上的三元锂电池温度已经降到较低的温度(0 度以下)，此时发现电量较低，想要进行快充充电时会发现是无法快速充电的，因三元锂电池电芯允许充电电流是随温度降低而减小的，低于0度是禁止充电的，(充电SOP表决定，由电池管理系统BMS控制)，此时必须对三元锂电池进行加热使电池温度快速上升进而可以大电流充电。因此需要一种适用低温(-20℃～0℃)的三元锂电池快充加热充电方法和装置。
发明内容：
为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种使用三元锂电池的电动车快充加热充电方法，所述方法包括如下步骤：
1)用户通过将快速充电桩的充电枪插入车载快充座并选择充电后，充电桩将通过CC2信号唤醒电池管理系统，电池管理系统将会与充电桩进入握手阶段并进行配置阶段的交互，无问题后进入可配电阶段；
2)电池管理系统对电池组内的所有单体电芯温度进行检测，并根据检测的温度情况选择进入不同的工作模式；
当检测到-20℃≤Tmin＜0℃且无不允许充电和加热的严重故障 (如继电器粘连、绝缘故障等)后，控制进入只加热模式，此时电池允许充电电流为0A，电池加热膜工作电流为I1，电池管理系统发送电流I1和加热膜工作电压V1给快速充电桩并请求其输出。
当电池管理系统检测到0℃＜Tmin＜5℃且Tmax≤30℃且无不允许充电和加热的严重故障(如继电器粘连、绝缘故障等)后，控制进入边充电边加热模式，此时电池允许充电电流为Ia，电池加热膜工作电流为I1，电池管理系统发送电流Ia+I1和电池请求电压V给快速充电桩并请求其输出。
当电池管理系统检测到Tmin≥5℃且无不允许充电和加热的严重故障(如继电器粘连、绝缘故障等)后，控制进入充电模式，此时电池允许充电电流为Ia，电池加热膜工作电流为0A，电池管理系统发送电流Ia和电池请求电压V给快速充电桩并请求其输出。
3)电池管理系统检测加热充电过程是否存在异常，若存在异常则停止加热或充电；
4)充电结束。
优选地，所述步骤3)中电池管理系统检测加热充电过程是否存在异常的方法包括：
在整个加热充电过程中，电池管理系统检测到加热膜的最高温度≥100℃时，输入将请求电流降为0，并断开加热，停止充电，防止加热继电器异常导致电池过温。
在只加热模式下，电池管理系统检测到输入电池端的电流＜-3A 并判断10S，此种情况说明加热回路异常，导致电流给到电池，需停止加热。
在只加热模式下，电池管理系统需实时对比请求电流与快速充电桩反馈的输出电流，如快速充电桩反馈的输出电流大于加热请求电流 150％且持续30S,说明快速充电桩输出过流，需停止加热，进入充电结束流程。
在边充电边加热模式下，电池管理系统检测到电池端电流值＞ -1.5A并判断10S，此种情况说明加热回路或充电机输出存在异常，需停止加热并退出充电。
电池管理系统计算加热时间＞4小时，停止加热。
电池管理系统检测到电池温升≥10℃/min时，说明电芯存在温升故障，需停止加热。
在只加热模式下，发生温差二级故障(电池管理系统持续5S检测到的最高电芯温度与最低电芯温度之差大于等于15℃)，则电池管理系统停止加热和充电桩输出，不可恢复，即不清除故障码无法再次使快速充电桩配电。
在边充电边加热模式下，发生温差二级故障，则电池管理系统停止加热和充电桩输出，当再次检测无温差故障，可开启加热。
本发明还提供一种使用三元锂电池的电动车快充加热充电装置，包括三元锂电池包和多合一控制器，所述三元锂电池包包括电池管理系统、储能电池、霍尔传感器、主负继电器和电池加热膜，所述多合一控制器包括绝缘检测模块、快充继电器和加热继电器，所述储能电池正极通过快充继电器与快速充电桩输出端正极连接，所述储能电池负极通过霍尔传感器和主负继电器与快速充电桩输出端负极连接，所述加热膜正极通过加热继电器与快速充电桩输出端正极连接，所述加热膜负极与快速充电桩输出端负极连接，所述主负继电器、快充继电器和加热继电器的控制端均与电池管理系统连接，所述电池管理系统通过CAN线与快速充电桩、绝缘检测模块、储能电池和电池加热膜进行通信。
本发明的有益效果在于：本发明可解决三元锂电电动汽车处于0 度以下环境后无法快速充电的问题，同时控制加热电流和充电电流，使充电电流严控在三元锂电电芯充电SOP表允许范围内又加快充电过程，减少对电池造成损害。
附图说明
图1为本发明充电方法的流程图；
图2为本发明充电装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明提出一种使用三元锂电池的电动车快充加热充电方法，所述方法包括如下步骤：
1)用户通过将快速充电桩的充电枪插入车载快充座并选择充电后，充电桩将通过CC2信号唤醒电池管理系统，电池管理系统将会与充电桩进入握手阶段并进行配置阶段的交互，无问题后进入可配电阶段；
2)电池管理系统对电池组内的所有单体电芯温度进行检测，并根据检测的温度情况选择进入不同的工作模式；
当检测到-20℃≤Tmin＜0℃且无不允许充电和加热的严重故障 (如继电器粘连、绝缘故障等)后，控制进入只加热模式。电池管理系统首先与快速充电桩通讯设置充电电流为I1，需求储能电池请求电压V，然后电池管理系统控制闭合快充继电器和主负继电器，并检测到快速充电桩有电流输出(大于2A且＜(I1+1)A)开始计时，延时5 秒后，电池管理系统控制闭合加热继电器，再延时5秒后，电池管理系统控制断开主负继电器，之后电池管理系统发送给快速充电桩的需求电流值为加热膜电流值I1，需求电压值为加热膜额定工作电压V1，在电池加热膜持续加热下储能电池单体电芯的温度Tmin会快速升高。然后当电池管理系统检测到Tmin≥2℃，进入边充电边加热模式，电池管理系统控制延时2秒闭合主负继电器，之后电池管理系统与快速充电桩通讯设置需求电流值为加热膜电流I1和Tmin对应温度下的允许充电电流Ia之和，需求电压值为储能电池请求电压V，此后储能电池单体电芯的温度Tmin会继续升高。最后当电池管理系统检测到 Tmin≥10℃，进入只充电模式，电池管理系统控制断开加热继电器，与快速充电桩通讯设置充电电流Ia，需求电压为储能电池请求电压V。
当电池管理系统检测到0℃＜Tmin＜5℃且Tmax≤30℃且无不允许充电和加热的严重故障(如继电器粘连、绝缘故障等)后，控制进入边充电边加热模式。电池管理系统首先与快速充电桩通讯设置充电电流为加热电流(≥5A)，需求电压为储能电池请求电压V，然后电池管理系统控制闭合快充继电器和主负继电器且检测到快速充电桩有电流输出(大于2A)开始计时，延时1S后电池管理系统控制闭合加热继电器，然后电池管理系统与快速充电桩通讯设置需求电流值为加热膜电流I1和Tmin对应温度下的允许充电电流Ia之和，需求电压为储能电池请求电压V，此后储能电池单体电芯的温度Tmin会升高。最后当电池管理系统BMS检测到Tmin≥10℃，进入只充电模式，电池管理系统控制断开加热继电器，电池管理系统与快速充电桩通讯设置充电电流Ia，需求电压为储能电池请求电压V。
当电池管理系统检测到Tmin≥5℃且无不允许充电和加热的严重故障(如继电器粘连、绝缘故障等)后，控制进入充电模式，电池管理系统与快速充电桩通讯设置充电电流Ia，需求电压为储能电池请求电压V，电池管理系统控制闭合快充继电器和主负继电器。
下表为充电SOP表：
充电SOP表
Figure BDA0002507634490000061
3)电池管理系统检测加热充电过程是否存在异常，若存在异常则停止加热或充电；
所述电池管理系统检测加热充电过程是否存在异常的方法包括：
在整个加热充电过程中，电池管理系统检测到加热膜的最高温度≥100℃时，输入将请求电流降为0，并断开加热，停止充电，防止加热继电器异常导致电池过温。
在只加热模式下，电池管理系统检测到输入电池端的电流＜-3A 并判断10S，此种情况说明加热回路异常，导致电流给到电池，需停止加热。
在只加热模式下，电池管理系统需实时对比请求电流与快速充电桩反馈的输出电流，如快速充电桩反馈的输出电流大于加热请求电流 150％且持续30S,说明快速充电桩输出过流，需停止加热，进入充电结束流程。
在边充电边加热模式下，电池管理系统检测到电池端电流值＞ -1.5A并判断10S，此种情况说明加热回路或充电机输出存在异常，需停止加热并退出充电。
电池管理系统计算加热时间＞4小时，停止加热。
电池管理系统检测到电池温升≥10℃/min时，说明电芯存在温升故障，需停止加热。
在只加热模式下，发生温差二级故障(电池管理系统持续5S检测到的最高电芯温度与最低电芯温度之差大于等于15℃)，则电池管理系统停止加热和充电桩输出，且不可恢复，即不清除故障无法再次使用快速充电桩配电。
在边充电边加热模式下，发生温差二级故障，则电池管理系统停止加热和充电桩输出，当再次检测无温差故障，可开启加热。
4)充电结束。
如图2所示，本发明提供一种使用三元锂电池的电动车快充加热充电装置，包括三元锂电池包和多合一控制器，所述三元锂电池包包括电池管理系统、储能电池、霍尔传感器、主负继电器和电池加热膜，所述多合一控制器包括绝缘检测模块、快充继电器和加热继电器，所述储能电池正极通过快充继电器与快速充电桩输出端正极连接，所述储能电池负极通过霍尔传感器和主负继电器与快速充电桩输出端负极连接，所述加热膜正极通过加热继电器与快速充电桩输出端正极连接，所述加热膜负极与快速充电桩输出端负极连接，所述主负继电器、快充继电器和加热继电器的控制端均与电池管理系统连接，所述电池管理系统通过CAN线与快速充电桩、绝缘检测模块、储能电池和电池加热膜进行通信。

Claims (3)

1.一种使用三元锂电池的电动车快充加热充电方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
1)用户通过将快速充电桩的充电枪插入车载快充座并选择充电后，充电桩将通过CC2信号唤醒电池管理系统，电池管理系统将会与充电桩进入握手阶段并进行配置阶段的交互，无问题后进入可配电阶段；
2)电池管理系统对电池组内的所有单体电芯温度进行检测，并根据检测的温度情况选择进入不同的工作模式；
当检测到-20℃≤Tmin＜0℃且无不允许充电和加热的严重故障(如继电器粘连、绝缘故障等)后，控制进入只加热模式，此时电池允许充电电流为0A，电池加热膜工作电流为I1，电池管理系统发送电流I1和加热膜工作电压V1给快速充电桩并请求其输出。
当电池管理系统检测到0℃＜Tmin＜5℃且Tmax≤30℃且无不允许充电和加热的严重故障(如继电器粘连、绝缘故障等)后，控制进入边充电边加热模式，此时电池允许充电电流为Ia，电池加热膜工作电流为I1，电池管理系统发送电流Ia+I1和电池请求电压V给快速充电桩并请求其输出。
当电池管理系统检测到Tmin≥5℃且无不允许充电和加热的严重故障(如继电器粘连、绝缘故障等)后，控制进入充电模式，此时电池允许充电电流为Ia，电池加热膜工作电流为0A，电池管理系统发送电流Ia和电池请求电压V给快速充电桩并请求其输出。
3)电池管理系统检测加热充电过程是否存在异常，若存在异常则停止加热或充电；
4)充电结束。
2.按照权利要求1所述的使用三元锂电池的电动车快充加热充电方法，其特征在于：所述步骤3)中电池管理系统检测加热充电过程是否存在异常的方法包括：
在整个加热充电过程中，电池管理系统检测到加热膜的最高温度≥100℃时，输入将请求电流降为0，并断开加热，停止充电，防止加热继电器异常导致电池过温。
在只加热模式下，电池管理系统检测到输入电池端的电流＜-3A并判断10S，此种情况说明加热回路异常，导致电流给到电池，需停止加热。
在只加热模式下，电池管理系统需实时对比请求电流与快速充电桩反馈的输出电流，如快速充电桩反馈的输出电流大于加热请求电流150％且持续30S,说明快速充电桩输出过流，需停止加热，进入充电结束流程。
在边充电边加热模式下，电池管理系统检测到电池端电流值＞-1.5A并判断10S，此种情况说明加热回路或充电机输出存在异常，需停止加热并退出充电。
电池管理系统计算加热时间＞4小时，停止加热。
电池管理系统检测到电池温升≥10℃/min时，说明电芯存在温升故障，需停止加热。
在只加热模式下，发生温差二级故障(电池管理系统持续5S检测到的最高电芯温度与最低电芯温度之差大于等于15℃)，则电池管理系统停止加热和充电桩输出，不可恢复，即不清除故障码无法再次使快速充电桩配电。
在边充电边加热模式下，发生温差二级故障，则电池管理系统停止加热和充电桩输出，当再次检测无温差故障，可开启加热。
3.一种使用三元锂电池的电动车快充加热充电装置，其特征在于：包括三元锂电池包和多合一控制器，所述三元锂电池包包括电池管理系统、储能电池、霍尔传感器、主负继电器和电池加热膜，所述多合一控制器包括绝缘检测模块、快充继电器和加热继电器，所述储能电池正极通过快充继电器与快速充电桩输出端正极连接，所述储能电池负极通过霍尔传感器和主负继电器与快速充电桩输出端负极连接，所述加热膜正极通过加热继电器与快速充电桩输出端正极连接，所述加热膜负极与快速充电桩输出端负极连接，所述主负继电器、快充继电器和加热继电器的控制端均与电池管理系统连接，所述电池管理系统通过CAN线与快速充电桩、绝缘检测模块、储能电池和电池加热膜进行通信。
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