CN112151915B - 动力电池变频加热方法、装置和电动交通工具 - Google Patents

动力电池变频加热方法、装置和电动交通工具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力电池变频加热方法、装置和电动交通工具，涉及电池技术，该方法包括以下步骤：根据设备上限电压和开路电压之差与最小阻抗之比得到第一电流幅值；将开路电压和安全电压下限值之差，以及安全电压上限值和开路电压之差中的较小值作为最小极化电压；根据电池的温度和阻抗模型得到交流频率为交流频率上限值时的电荷转移阻抗；根据最小极化电压与电荷转移阻抗之比得到第二电流幅值；从设备上限电流幅值、第一电流幅值和第二电流幅值中选择最小值作为目标交流幅值；根据目标交流幅值确定目标交流频率，并配置交流电。本发明可以在计算交流幅值时除去非化学活性部分的阻抗，增大计算结果，增加加热效率。

Description

动力电池变频加热方法、装置和电动交通工具
技术领域
本发明涉及电池技术，尤其是一种动力电池变频加热方法、装置和电动交通工具。
背景技术
由于锂离子电池存储和释放能量要通过电化学反应进行，当温度很低时，电化学反应速率下降，离子迁移缓慢，对锂离子电池的能量存储和释放都是一个很大的挑战。当前比较通行的解决方案是在热管理方案中设计给电池加热的辅助系统。电池加热技术常用的有两大类，一种依靠外部热源将热传导至电池内部，另一种依靠电池内阻的焦耳热效应来直接从内部加热。
相对于依靠电热片或者热泵加热液系统等外加热方法，直接从电池内部加热效率高，成本低。比如利用直流脉冲给低温电池先进行加热，然后再进行常规的直流充电。或者利用基于焦耳定律的加热模型在电池安全电压范围内计算最优频率，再用正弦交流加热电芯。也有相关技术在正弦交流电的基础上，进一步利用BV方程构建模型，精确计算了安全电压范围内，正弦交流中电流大小。
相关技术在计算模型时，基于全电池的阻抗，将导致交流信号的电流幅值偏小，从而导致电池的加热效果降低。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述的问题中的至少之一，本发明提供一种动力电池变频加热方法、装置和电动交通工具，以增加加热效率。
在一方面，本发明实施例提供了一种动力电池变频加热方法，包括以下步骤：
获取设备上限电流幅值、设备上限电压值、电池的开路电压、电池的阻抗模型、交流频率上限值、电池的安全电压上限值和电池的安全电压下限值；
循环执行以下步骤直到满足停止条件：
获取所述电池的温度；
根据所述电池的温度和所述阻抗模型得到的所述电池的最小总阻抗；
根据所述设备上限电压和所述开路电压之差与所述最小总阻抗之比得到第一电流幅值；
将所述开路电压和所述安全电压下限值之差，以及所述安全电压上限值和所述开路电压之差中的较小值作为最小极化电压；
根据所述电池的温度和所述阻抗模型得到交流频率为所述交流频率上限值时的电荷转移阻抗；
根据所述最小极化电压与所述电荷转移阻抗之比得到第二电流幅值；
从所述设备上限电流幅值、第一电流幅值和第二电流幅值中选择最小值作为目标交流幅值；
根据所述目标交流幅值确定目标交流频率；
根据所述目标交流幅值和所述目标交流频率配置流经所述电池的交流电。
在部分实施例中，所述阻抗模型包括相加的欧姆内阻部分、感抗部分、电荷转移阻抗部分和扩散阻抗部分。
在部分实施例中，所述根据所述目标交流幅值确定目标交流频率，包括：
当所述目标交流幅值为所述第一电流幅值，则确定所述目标交流频率为在当前电池的温度下使得所述电池的总阻抗最小的频率；
当所述目标交流幅值为所述第二电流幅值，则确定所述目标交流频率为所述交流频率上限值；
当所述目标交流幅值为所述设备上限电流幅值，则根据当前电池的温度、所述最小极化电压与设备上限电流幅值之比与所述电荷转移阻抗部分的等式确定目标交流频率。
在部分实施例中，所述阻抗模型为：
Figure GDA0003345443660000021
其中，Z为电池的总阻抗，L为电池的电感，Re为欧姆电阻，RCT为电池的电荷转移电阻，QCT为电荷转移相位元件的电容系数，αCT为电荷转移相位因子，αdiff为扩散相位因子，Qdiff为扩散相位元件的电容系数，其中，
Figure GDA0003345443660000022
为所述电荷转移阻抗部分。
在部分实施例中，流经所述电池的交流电表示为：
Iheat＝I0sin(2πf0t)
其中，Iheat表示流经所述电池的交流电，I0表示当前的目标交流幅值，f0表示当前的目标交流频率，t表示时间。
在部分实施例中，所述停止条件包括：所述电池的温度大于等于第一阈值或者所述电池的加热时间大于等于第一阈值。
在部分实施例中，还包括以下步骤：在满足停止条件后，还包括以下步骤：
产生停止加热信号。
在另一方面，本发明实施例提供了一种动力电池变频加热装置，包括：
获取单元，用于获取设备上限电流幅值、设备上限电压值、电池的开路电压、电池的阻抗模型、交流频率上限值、电池的安全电压上限值和电池的安全电压下限值；
执行单元，用于循环执行以下步骤直到满足停止条件：
获取所述电池的温度；
根据所述电池的温度和所述阻抗模型得到的所述电池的最小总阻抗；
根据所述设备上限电压和所述开路电压之差与所述最小总阻抗之比得到第一电流幅值；
将所述最小极化电压为所述开路电压和所述安全电压下限值之差，以及所述安全电压上限值和所述开路电压之差中的较小值作为最小极化电压；
根据所述电池的温度和所述阻抗模型得到交流频率为所述交流频率上限值时的电荷转移阻抗；
根据所述最小极化电压与所述电荷转移阻抗之比得到第二电流幅值；
从所述设备上限电流幅值、第一电流幅值和第二电流幅值中选择最小值作为目标交流幅值；
根据所述目标交流幅值确定目标交流频率；
根据所述目标交流幅值和所述目标交流频率配置流经所述电池的交流电。
在另一方面，本发明实施例提供了一种动力电池变频加热装置，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序以执行所述的动力电池变频加热方法。
在另一方面，本发明实施例提供了一种电动交通工具，包括所述的动力电池变频加热装置。
本发明实施例的有益效果是：根据电池的温度和阻抗模型得到最小总阻抗，接着根据开路电压、安全电压上限值和下限值计算最小极化电压，并根据电池的电荷转移阻抗和最小极化电压确定第二电流幅值，然后在第一电流幅值、第二电流幅值和设备上限电流幅值中选择最小值作为目标交流幅值，进而确定目标交流幅值，再根据目标交流幅值确定目标交流频率，本方案在计算第二电流幅值时，除去没有电化学活性的阻抗，使得计算得到的电流幅值增加，由于除去的阻抗部分不影响电池的化学活性，因此可以在不损害电池寿命的情况下，增加加热的效率。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的一种动力电池变频加热方法的流程图；
图2是根据本发明实施例提供的一种动力电池变频加热方法的子流程图；
图3是根据本发明实施例提供的应用所述动力电池变频加热方法的系统框图；
图4是根据本发明实施例提供的电池的阻抗模型的等效电路图；
图5是根据本发明实施例提供的另一种动力电池变频加热方法的流程图；
图6是根据本发明实施例提供的锂离子电池在不同温度下的电化学阻抗谱示意图；
图7是根据本发明实施例提供的不同温度下自加热正弦交流的最优频率f0的变化曲线图；
图8是根据本发明实施例提供的自加热过程中锂离子温度变化曲线图；
图9是根据本发明实施例提供的自加热充电后电池的静置电压变化率图；
图10是根据本发明实施例提供的电化学极化变频交流加热50次后的电池的循环容量保持率图。
具体实施方式
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
在相关技术中，利用交流电对电池进行加热时，利用电池的阻抗对交流电的幅值进行计算。但是，相关技术在加热电流的幅值时是基于全电池的阻抗，包含了电感的感抗。实际上，电流经过电池时，只有正负极活性材料和电解液界面的电压降，是需要关注的。其他如卷绕结构带来的电感，虽然在高频交流电时，会产生很大的感抗，在电池两端产生电压降，但是这种电压降并非来自电化学反应，而是来自卷绕结构产生的电磁场。这部分的产生的电压降，和电池的活性材料无关。在构建加热模型的过程中，不剔除这种没有电化学活性的阻抗，会导致计算阻抗偏大，导致交流信号的电流幅值偏小，结果是降低电池的加热效果。
因此，参照图1和图2，本实施例公开了一种动力电池变频加热方法，本方法可以应用于如图3所示的系统之中，该系统由BMS(电池管理系统)和电池组成，需要理解的是，在本实施例中，电池可以指锂电池，电池可以理解为单节电池，也可以理解为电池组，包括以下步骤：
步骤110、获取设备上限电流幅值Imax、设备上限电压值Umax、电池的开路电压Uocv、所述电池的阻抗模型、交流频率上限值fmax、所述电池的安全电压上限值UCT-max和所述电池的安全电压下限值UCT-min。
其中，设备上限电流幅值是指BMS系统可以承受(输出)的最大电流幅值。设备上限电压值是指BMS系统可以输出的最大电压，BMS系统可以输出的交流频率上限值。电池的安全电压上限值是指电池在安全范围的最大电压值，而电池的安全电压下限是指电池在安全范围的最小电压值。一般情况下，电池的安全电压上限值是4.2V，而电池的安全电压下限是2.8V。电池的阻抗模型可以用以下模型表示：
Z(f)＝Re+ZL(f)+ZCT(f)+Zdiff(f)
其中，Z为电池的总阻抗，ZL为电池的感抗，Re为欧姆电阻，ZCT为电池的电荷转移阻抗，Zdiff为扩散阻抗。具体地，ZL(f)＝iL2πf，
Figure GDA0003345443660000051
Figure GDA0003345443660000052
RCT为电池的电荷转移电阻，QCT为电荷转移相位元件的电容系数，αCT为电荷转移相位因子，αdiff为扩散相位因子，Qdiff为扩散相位元件的电容系数。
步骤120、循环执行步骤210～步骤290直到满足停止条件。需要理解的是，每次循环可以按照一定的周期进行，也可以执行完一次就接着执行下一次。
步骤210、获取所述电池的温度。
一般情况下，可以通过安装温度传感器来获取电池表面的温度作为电池的温度，部分电池是自带温度传感器的，以可以通过电池自带的温度传感器来获取电池的温度。
步骤220、根据所述电池的温度和所述阻抗模型得到的所述电池的最小总阻抗。
由于在模型中部分参数是温度的函数，因此在不同的温度下实际上模型的参数不同，而这些参数与温度之间的关系可以通过实验测得，也可以通过电池的厂商获得。故根据温度可以通过查表的方式获得模型的参数，进而通过调整频率值计算出最小总阻抗。
步骤230、根据所述设备上限电压和所述开路电压之差与所述最小阻抗之比得到第一电流幅值。在本步骤中，通过以下公式计算第一电流幅值I1。
Figure GDA0003345443660000053
其中，Zmin表示总阻抗的最小值。在本步骤中，Umax表示设备的上限电压，例如是5V，假设锂电池的开路电压为3.8V，且假设Zmin为1Ω时，I1＝1.2V/1Ω＝1.2A。
步骤240、将所述开路电压和所述安全电压下限值之差，以及所述安全电压上限值和所述开路电压之差中的较小值作为最小极化电压△U。
在步骤中，最小极化电压可以通过以下公式计算。
ΔU＝{UCT-max-Uocv，Uocv-UCT-min}。其中，单个锂电池安全使用电压范围一般在4.2～2.8V之间。假设电池开路电压Uocv＝3.8V，充电时电压不能超过4.2V，4.2V-3.8V＝0.4V就是充电可用的电压区间，放电时电压不能超过2.8V，2.8V-3.8V＝1V是放电可用的电压区间；取两者最小值0.4V，让外部电源的正弦电压在±0.4V变化。则充电时，Uocv+0.4V＝4.2V≤4.2V，电池安全；放电时，Uocv-0.4V＝3.4V≥2.8V，电池安全。
步骤250、根据所述电池的温度和所述阻抗模型得到交流频率为所述交流频率上限值时的电荷转移阻抗。
将fmax代入ZCT(f)中运算得到ZCT(fmax)。
步骤260、根据所述最小极化电压与所述电荷转移阻抗之比得到第二电流幅值I2。
可以理解的是
Figure GDA0003345443660000061
可以表示电化学极化的上限，
Figure GDA0003345443660000062
可以表示电化学极化的下限。因此，
Figure GDA0003345443660000063
可以表示电化学极化对目标交流幅值的约束。
步骤270、从所述设备上限电流幅值、第一电流幅值和第二电流幅值中选择最小值作为目标交流幅值。
在本步骤中，相当于在多个电流幅值的约束条件中选择最小的电流幅值，以确定出最终配置的交流电的目标交流幅值I0。
I0＝min{Imax，I1，I2}
步骤280、根据所述目标交流幅值确定目标交流频率。
在步骤270中确定目标交流幅值以后，可以基于幅值计算目标交流频率，以使得加热的效率最大化。
步骤290、根据所述目标交流幅值和所述目标交流频率配置流经所述电池的交流电。
经过以上步骤确定目标交流幅值和目标交流频率后对交流电进行配置，可以以当前条件下保障电池安全且加热效果接近最优的交流电对电池进行加热。
从上述实施例的描述可知，根据电池的温度和阻抗模型得到最小总阻抗，进而计算得到第一电流幅值，接着根据开路电压、安全电压上限值和下限值计算最小极化电压，并根据电池的电荷转移阻抗和最小极化电压确定第二电流幅值，然后在第一电流幅值、第二电流幅值和设备上限电流幅值中选择最小值作为目标交流幅值，再根据目标交流幅值确定目标交流频率，本方案在计算第二电流幅值时，除去没有电化学活性的阻抗(如感抗等)，使得计算得到的电流幅值增加，由于除去的阻抗部分不影响电池的化学活性，因此可以在不损害电池寿命的情况下，增加加热的效率。
参照图4，在部分实施例中，所述阻抗模型包括相加的欧姆内阻部分、感抗部分、电荷转移阻抗部分和扩散阻抗部分。在图4中，欧姆内阻Re，电池电感L，电容QCT，电阻RCT和电容Qdiff组成。欧姆内阻Re对应于阻抗模型的欧姆内阻部分，电池电感L对应于感抗部分，电容QCT和电阻RCT对应于电荷转移阻抗部分，电容Qdiff对应于扩散阻抗部分。本实施例所采用的模型包括了四个阻抗部分，其中，电荷转移阻抗部分与电化学活性部分相关。通过精细化的电池阻抗模型进行计算，可以更准确地计算出让电池安全运行的同时增加加热效率的目标交流幅值。
在部分实施例中，所述根据所述目标交流幅值确定目标交流频率，包括：
当所述目标交流幅值为所述第一电流幅值，则确定所述目标交流频率为在当前电池的温度下使得所述电池的总阻抗最小的频率。
当所述目标交流幅值为所述第二电流幅值，则确定所述目标交流频率为所述交流频率上限值。
当所述目标交流幅值为所述设备上限电流幅值，则根据当前电池的温度、所述最小极化电压与设备上限电流幅值之比与所述电荷转移阻抗部分的等式确定目标交流频率。
在本实施例中，理论最优的交流频率，即本实施例需要确定的目标交流频率f0，与电流幅值有关系，受到各条件的约束，当目标交流幅值I0为第一电流幅值I1，即
Figure GDA0003345443660000071
时，f0为令到电池的总阻抗Z(f)＝Re+ZL(f)+ZCT(f)+Zdiff(f)最小的频率。
当目标交流幅值I0为第二电流幅值I2时，即
Figure GDA0003345443660000072
时，f0＝fmax。
当目标交流幅值I0为设备上限电流幅值Imax时，即I0＝Imax时，通过以下公式确定目标交流频率f0：
Figure GDA0003345443660000073
本实施例的计算公式中仅考虑具有化学活性部分的阻抗，即电荷转移阻抗部分。通过上述公式计算的频率理论最优。
在部分实施例中，流经所述电池的交流电表示为：
Iheat＝I0sin(2πf0t)
其中，Iheat表示流经所述电池的交流电，I0表示当前的目标交流幅值，f0表示当前的目标交流频率，t表示时间。从上式可知，用于加热电池的交流电可以表示为与时间相关的正弦函数，正弦函数的幅度与I0有关。
在部分实施例中，所述停止条件包括：所述电池的温度大于等于第一阈值或者所述电池的加热时间大于等于第一阈值。
在这部分实施例中，对电池的加热可以基于温度控制，也可以基于时间控制，或者根据时间和温度两者共同控制。例如，可以设置温度条件为25摄氏度，当电池温度达到25摄氏度的时候，停止加热。或者设置时间条件为3分钟，当电池加热的时间达到3分钟以后，停止对电池的加热。另外，也可以设置时间条件为3分钟，设置温度条件为25摄氏度，两个条件任一被触发都停止加热。
在部分实施例中，还包括以下步骤：在满足停止条件后，还包括以下步骤：
产生停止加热信号。
在本实施例中，产生用于加热电池的交流电的模块基于处理器的配置信息来产生加热信号，当处理器判定应该停止加热时，通过发送停止加热信号使得产生交流电的模块停止加热。
参照图5，本实施例公开了一种动力电池变频加热方法，其中，在本实施例中，以一款电动汽车使用的三元材料动力电池为例，本实施例所述的动力电池变频加热方法，是一种基于最优电流幅值和频率的正弦交流信号对锂离子电池进行自加热，流程如图5所示。
在本实施例中，电池的阻抗模型如图4所示，模型和参数可以来自锂离子电池的产品规格书，或实验测量，这里使用实际测量的方式确定模型参数。将锂离子电池的电量依次调至90％，70％，50％，30％和10％,温箱温度依次调至-20℃，-10℃，0℃和25℃,在每个电量/温度的组合下，对锂离子电池进行电化学阻抗谱测试。以90％电量为例，将电池充电至100％电量后，用1C电流放电6分钟至90％电量。将环境箱温度调至-20℃，静置2小时后，在10mHz-10kHz的频率范围进行电化学阻抗谱(EIS)测试。调节环境箱温度至-10℃，0℃，25℃重复上述EIS测试，结果如图6所示。用阻抗模型对实验结果进行拟合，可以得到阻抗模型中各参数的标定值。
将90％电量的锂电池放入-20℃的环境箱中静置2小时后，开始进行自加热实验。根据锂离子电池产品规格书，确定对锂离子电池安全没有影响的电压上限Uct-max＝4.2V和电压下限Uct-min＝2.8V。电子电力设备的安全电流上限Imax＝10C，电压上限Umax＝5V，频率上限fmax＝10kHz。根据阻抗模型，在-20℃的最小阻抗Zmin(4541Hz)＝0.008Ω，电化学极化阻抗Zct(fmax)＝0.001Ω。实测电池的开路电压UOCV＝4.15V，由公式计算正弦交流的电流幅值I0：
I0＝min{Imax，I1，I2}＝min{8C,27C,13C}
因为I0＝Imax，因此，根据公式
Figure GDA0003345443660000091
和测定的参数，所得到的目标交流频率的变化如图7所示。
幅值和频率确定后，电力电子设备对锂离子电池输出正弦交流电信号，开始自加热。加热过程中，实时监控电池温度并改变自加热交流的频率。当电池达到预定的温度(20℃)后，控制器发出停止加热的信号，加热电流归零，整个加热时间为314秒，平均温升速率为8℃/min。
为了对比和传统变频交流加热的效果，同样的电池在相同的条件下用传统变频交流加热的方法也进行一次自加热实验。传统变频交流的加热一般是基于电池的总阻抗来计算最大电流的幅值I0，即I0＝ΔU/Zmin(f)＝1.6C。随着电池温度升高，总阻抗最小值的频率会降低，因此频率也是变化的。两种加热方法得到的温度/时间曲线如图8所示，理论上来说自加热速率和通过电池的电流成正比，基于电话学极化的变频加热方法能使用更大的电流，因此加热速度上远高于传统变频加热的方法。相同的加热时间，传统的变频自加热只让电池温度上升至-9.7℃,平均温升速率为2℃/min。
为了验证自加热后电池充电的安全性，自加热相同的时间(5分钟)后，立即对电池进行充电，充电电流为1C。充电结束后静置2小时，用静置电压对时间进行微分，得到电压变化率如图9所示。由于普通变频自加热温升小，自加热结束后充电温度低，只有-10℃，电池在充电时发生析锂，在静置过程中，析出的金属锂重新嵌入石墨中，在电压变化率曲线中形成一个明显的析锂特征峰。而基于电化学极化的变频加热方法能加热电池到20℃，在接近室温的状态下，安全的将电量充满，没有析锂风险，保障了电池的寿命和安全性。
自加热对电池长期性能的影响也无明显影响。将电池在-20℃的环境箱中放电至90％电量，进行5分钟自加热，静置2小时后电池重新冷却至-20℃，重复加热/冷却过程10次。随后继续放电，在70％，50％，30％，10％电量下，分别进行10次自加热测试，整个放电过程总共50次自加热。随后将电池放置于室温下进行常规充放电循环测试，以一个同型号，未进行自加热的电池作为参照组，其800个循环内的容量保持率如图10所示。和未自加热过的电池相比，自加热对电池长期循环容量无不良影响。
综上所述，该方法可以在5分钟内把电池从-20℃加热到20℃，自加热后可充电性能明显改善，为解决低温下快速充电提供了一种解决方案。循环寿命结果表明在很宽的容量范围内采用该自加热技术对电池寿命无影响。基于电化学极化的变频自加热技术为冬季电动车快速充电从而延长续航里程提供了一种可行的方案。
本实施例公开了一种动力电池变频加热装置，包括：
获取单元，用于获取设备上限电流幅值、设备上限电压值、电池的开路电压、所述电池的阻抗模型、交流频率上限值、所述电池的安全电压上限值和所述电池的安全电压下限值；
执行单元，用于循环执行以下步骤直到满足停止条件：
获取所述电池的温度；
根据所述电池的温度和所述阻抗模型得到的所述电池的最小总阻抗；
根据所述设备上限电压和所述开路电压之差与所述最小阻抗之比得到第一电流幅值；
将所述最小极化电压为所述开路电压和所述安全电压下限值之差，以及所述安全电压上限值和所述开路电压之差中的较小值作为最小极化电压；
根据所述电池的温度和所述阻抗模型得到交流频率为所述交流频率上限值时的电荷转移阻抗；
根据所述最小极化电压与所述电荷转移阻抗之比得到第二电流幅值；
从所述设备上限电流幅值、第一电流幅值和第二电流幅值中选择最小值作为目标交流幅值；
根据所述目标交流幅值确定目标交流频率；
根据所述目标交流幅值和所述目标交流频率配置流经所述电池的交流电。
需要理解的是，上述提供的装置实施例中的技术特征与上述方法实施例对应的技术特征可以达到相同或者对应的技术效果。
本实施例公开了一种动力电池变频加热装置，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序以执行所述的动力电池变频加热方法。
本实施例公开了一种电动交通工具，包括所述的动力电池变频加热装置。需要理解的是在本实施例中所指的电动交通工具，包括电动汽车、电动自行车、电动船舶和电动飞机等。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或装置不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或装置固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请中所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种动力电池变频加热方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取设备上限电流幅值、设备上限电压值、电池的开路电压、电池的阻抗模型、交流频率上限值、电池的安全电压上限值和电池的安全电压下限值；
循环执行以下步骤直到满足停止条件：
获取所述电池的温度；
根据所述电池的温度和所述阻抗模型得到的所述电池的最小总阻抗；
根据所述设备上限电压和所述开路电压之差与所述最小总阻抗之比得到第一电流幅值；
将所述开路电压和所述安全电压下限值之差，以及所述安全电压上限值和所述开路电压之差中的较小值作为最小极化电压；
根据所述电池的温度和所述阻抗模型得到交流频率为所述交流频率上限值时的电荷转移阻抗；
根据所述最小极化电压与所述电荷转移阻抗之比得到第二电流幅值；
从所述设备上限电流幅值、第一电流幅值和第二电流幅值中选择最小值作为目标交流幅值；
根据所述目标交流幅值确定目标交流频率；
根据所述目标交流幅值和所述目标交流频率配置流经所述电池的交流电。
2.根据权利要求1所述的动力电池变频加热方法，其特征在于，所述阻抗模型包括相加的欧姆内阻部分、感抗部分、电荷转移阻抗部分和扩散阻抗部分。
3.根据权利要求2所述的动力电池变频加热方法，其特征在于，所述根据所述目标交流幅值确定目标交流频率，包括：
当所述目标交流幅值为所述第一电流幅值，则确定所述目标交流频率为在当前电池的温度下使得所述电池的总阻抗最小的频率；
当所述目标交流幅值为所述第二电流幅值，则确定所述目标交流频率为所述交流频率上限值；
当所述目标交流幅值为所述设备上限电流幅值，则根据当前电池的温度、所述最小极化电压与设备上限电流幅值之比与所述电荷转移阻抗部分的等式确定目标交流频率。
4.根据权利要求2所述的动力电池变频加热方法，其特征在于，所述阻抗模型为：
Figure FDA0003345443650000011
其中，Z为电池的总阻抗，L为电池的电感，Re为欧姆电阻，RCT为电池的电荷转移电阻，QCT为电荷转移相位元件的电容系数，αCT为电荷转移相位因子，αdiff为扩散相位因子，Qdiff为扩散相位元件的电容系数，其中，
Figure FDA0003345443650000021
为所述电荷转移阻抗部分。
5.根据权利要求1所述的动力电池变频加热方法，其特征在于，流经所述电池的交流电表示为：
Iheat＝I0sin(2πf0t)
其中，Iheat表示流经所述电池的交流电，I0表示当前的目标交流幅值，f0表示当前的目标交流频率，t表示时间。
6.根据权利要求1所述的动力电池变频加热方法，其特征在于，所述停止条件包括：所述电池的温度大于等于第一阈值或者所述电池的加热时间大于等于第一阈值。
7.根据权利要求1所述的动力电池变频加热方法，其特征在于，还包括以下步骤：在满足停止条件后，还包括以下步骤：
产生停止加热信号。
8.一种动力电池变频加热装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取设备上限电流幅值、设备上限电压值、电池的开路电压、电池的阻抗模型、交流频率上限值、电池的安全电压上限值和电池的安全电压下限值；
执行单元，用于循环执行以下步骤直到满足停止条件：
获取所述电池的温度；
根据所述电池的温度和所述阻抗模型得到的所述电池的最小总阻抗；
根据所述设备上限电压和所述开路电压之差与所述最小总阻抗之比得到第一电流幅值；
将所述最小极化电压为所述开路电压和所述安全电压下限值之差，以及所述安全电压上限值和所述开路电压之差中的较小值作为最小极化电压；
根据所述电池的温度和所述阻抗模型得到交流频率为所述交流频率上限值时的电荷转移阻抗；
根据所述最小极化电压与所述电荷转移阻抗之比得到第二电流幅值；
从所述设备上限电流幅值、第一电流幅值和第二电流幅值中选择最小值作为目标交流幅值；
根据所述目标交流幅值确定目标交流频率；
根据所述目标交流幅值和所述目标交流频率配置流经所述电池的交流电。
9.一种动力电池变频加热装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序以执行如权利要求1-7任一项所述的动力电池变频加热方法。
10.一种电动交通工具，其特征在于，包括如权利要求9所述的动力电池变频加热装置。
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