CN112721729A - 电池的控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池的控制方法及控制系统，当车载电气网络的高压侧的锂动力电池组处于第一设定温度范围下时，获取锂动力电池组的电量；当锂动力电池组的电量小于第一电量设定值时，锂动力电池组循环执行充电和放电；当锂动力电池组的电量大于第二电量设定值时，锂动力电池组循环执行放电和充电。本发明在锂动力电池组的充放电能力受限时通过控制锂动力电池组循环执行充放电，避免了锂离子析晶的问题，即使在特殊温度下也能保持较大的充电功率和放电功率，在不增加任何硬件设备的情况下能够使锂动力电池组快速恢复至正常工作温度，减少了锂动力电池组恢复充放电能力的时间，改善了驾驶感受并减少油耗。

Description

电池的控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种电池的控制方法及控制系统。

背景技术

随着车辆的不断增加，车辆尾气排放带来的环境污染日益严重，环境的不断恶化和传统能源的日益枯竭导致人们对新能源汽车的呼声越来越高，其中新能源汽车尤其是以电能为动力的混合动力汽车或者纯电动汽车得到飞跃式发展。

新能源气车的动力系统通常是锂动力电池组，如何有效的保证新能源汽车的锂动力电池组能够有效的运行，是新能源汽车发展的关键技术，现有的锂动力电池组能够在一个较宽的温度范围(例如是介于-15℃～55℃之间)下正常工作，但在特殊的温度范围(例如是≤-15℃或≥55℃)下，锂动力电池组受锂电池温度特性影响，充电和放电的能力都很弱，只能在低功率下工作，导致新能源汽车的正常行驶收到影响，所以，在新能源汽车的锂动力电池组温度异常时如何快速使锂动力电池组恢复至正常工作温度是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池的控制方法及控制系统，能够快速使高压侧的锂动力电池组恢复至正常工作温度，以保证锂动力电池组能够快速的以较大的功率工作。

为了达到上述目的，本发明提供了一种电池的控制方法，用于对一车载电气网络的电池进行充放电控制，包括：

当所述车载电气网络的高压侧的锂动力电池组的温度进入第一设定温度范围后，获取所述锂动力电池组的电量；

当所述锂动力电池组的电量小于第一电量设定值时，所述锂动力电池组循环执行充电和放电；当所述锂动力电池组的电量大于第二电量设定值时，所述锂动力电池组循环执行放电和充电。

可选的，当所述锂动力电池组的温度进入所述第一设定温度范围后，将所述车载电气网络切换至电压模式，当所述锂动力电池组的温度进入所述第二设定温度范围后，将所述车载电气网络切换至扭矩控制模式。

可选的，当所述锂动力电池组的温度进入所述第一设定温度范围后，所述锂动力电池组执行在所述电压模式下的充电或放电；当所述锂动力电池组的温度进入所述第二设定温度范围后，所述锂动力电池组执行在扭矩控制模式下的充电或放电，且，所述扭矩控制模式下的充电电流或放电电流分别大于所述电压模式下的充电电流或放电电流。

可选的，所述锂动力电池组执行充电的时间和执行放电的时间相等；或者，所述锂动力电池组执行充电的时间和执行放电的时间不相等。

可选的，所述第一设定温度范围为小于或等于-15℃，和/或，所述第一设定温度范围为大于或等于55℃。

可选的，所述第二设定温度范围介于-15℃～55℃之间。

可选的，所述第一电量设定值小于或等于所述锂动力电池组的总电量的50％，所述第二电量设定值大于或等于所述锂动力电池组的总电量的50％。

可选的，所述车载电气网络的高压侧还包括启动发电一体模块，所述车载电气网络的低压侧包括蓄电池组及负载，所述车载电气网络的高压侧和低压侧之间设置有电压转换模块，

当所述锂动力电池组的电量小于所述第一电量设定值且需要对所述锂动力电池组执行充电时，将所述电压转换模块切换至降压模式，所述启动发电一体模块向所述锂动力电池组和所述蓄电池组充电；

当所述锂动力电池组的电量小于所述第一电量设定值且需要对所述锂动力电池组执行放电时，将所述电压转换模块切换至升压模式，所述锂动力电池组和所述蓄电池组向所述启动发电一体模块放电；

当所述锂动力电池组的电量大于所述第二电量设定值且需要对所述锂动力电池组执行放电时，将所述电压转换模块切换至降压模式，所述锂动力电池组向所述负载放电；

当所述锂动力电池组的电量大于所述第二电量设定值且需要对所述锂动力电池组执行充电时，将所述电压转换模块切换至升压模式，所述启动发电一体模块及所述蓄电池组向所述锂动力电池组充电。

可选的，将所述电压转换模块切换至升压模式之前，检测所述蓄电池组的电量，当所述蓄电池组的电量大于第三电量设定值时，将所述电压转换模块切换至升压模式；以及，将所述电压转换模块切换至降压模式之前，检测所述锂动力电池组的电量，当所述锂动力电池组的电量大于第四电量设定值时，将所述电压转换模块切换至降压模式。

可选的，所述第三电量设定值大于或等于所述蓄电池组的总电量的50％，所述第四电量设定值大于或等于所述锂动力电池组的总电量的30％。

本发明还提供了一种电池的控制系统，用于对一车载电气网络的电池进行充放电控制，包括：

电量检测模块，用于在所述车载电气网络的高压侧的锂动力电池组的温度进入第一设定温度范围后获取所述锂动力电池组的电量；

控制模块，当所述锂动力电池组的电量小于第一电量设定值时，用于控制所述锂动力电池组循环执行充电和放电；当所述锂动力电池组的电量大于第二电量设定值时，用于控制所述锂动力电池组循环执行放电和充电。

本发明还提供了一种新能源汽车，包括所述的电池的控制系统。

发明人发现，车载电气网络通常工作在扭矩控制模式，此时，高压侧的锂动力电池组在大功率下工作，以保证车辆的正常行驶，但锂动力电池组受温度的影响极大，当所述锂动力电池组处于特殊温度(例如≤-15℃或≥55℃)时，所述车载电气网络会切换至电压模式，电压模式会限制所述锂动力电池组的充电和放电的能力，使所述锂动力电池组的充电电流和放电电流很小(例如，48V锂电池在电压模式下的充电电流及放电电流约±10A以内)，并且，若是在电压模式下持续充电或持续放电，所述锂动力电池组会出现锂离子析晶导致电池失效，所以必须持续减小充电电流和放电电流才能避免锂离子析晶的问题，这样会导致所述车载电气网络长时间处于电压模式，使所述车载电气网络不能实现助力和能量回收以及正常起停，影响驾驶感受并增加油耗。

基于此，在本发明提供的电池的控制方法及控制系统中，当车载电气网络的高压侧的锂动力电池组处于第一设定温度范围下时，获取所述锂动力电池组的电量；当所述锂动力电池组的电量小于第一电量设定值时，所述锂动力电池组循环执行充电和放电；当所述锂动力电池组的电量大于第二电量设定值时，所述锂动力电池组循环执行放电和充电。本发明在所述锂动力电池组的充放电能力受限时通过控制所述锂动力电池组循环执行充放电，避免了锂离子析晶的问题，即使在特殊温度下也能保持较大的充电功率和放电功率，在不增加任何硬件设备的情况下能够使锂动力电池组快速恢复至正常工作温度，减少了所述锂动力电池组恢复充放电能力的时间，改善了驾驶感受并减少油耗。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电池的控制方法的流程图；

图2a为本发明实施例提供的当锂动力电池组的电量小于第一电量设定值执行充电的示意图；

图2b为本发明实施例提供的当锂动力电池组的电量小于第一电量设定值执行放电的示意图；

图3a为本发明实施例提供的当锂动力电池组的电量大于第二电量设定值执行放电的示意图；

图3b为本发明实施例提供的当锂动力电池组的电量大于第二电量设定值时执行充电的示意图；

图4为本发明实施例提供的电池的控制系统的结构框图；

其中，附图标记为：

M-启动发电一体模块；E1-锂动力电池组；DC-DC-电压转换模块；E2-蓄电池组；R-负载；S-启动机；

10-电量检测模块；20-控制模块；30-锂动力电池组。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示，本实施例提供了一种电池的控制方法，用于对一车载电气网络的电池进行充放电控制，包括：

步骤S1：当所述车载电气网络的高压侧的锂动力电池组的温度进入第一设定温度范围后，获取所述锂动力电池组的电量；

步骤S2：当所述锂动力电池组的电量小于第一电量设定值时，所述锂动力电池组循环执行充电和放电；当所述锂动力电池组的电量大于第二电量设定值时，所述高压侧的锂动力电池组循环执行放电和充电。

具体的，本实施例提供的电池的控制方法实际上也可以理解为所述车载电气网络的锂动力电池组在特殊温度下的保护方法，当一新能源汽车在正常行驶时，所述车载电气网络的高压侧的锂动力电池组的温度处于第二设定温度范围(正常工作温度)中，此时，所述车载电气网络处于扭矩控制模式，所述锂动力电池组的充电功率和放电功率较大，可以满足所述新能源汽车的正常行驶；当所述新能源汽车行驶的时间过长，或行驶入一温度过高或温度过低的环境下时，均会导致所述车载电气网络的高压侧的锂动力电池组进入第一设定温度范围，此时，所述车载电气网络切换至电压模式，电压模式下，所述锂动力电池组的充电功率和放电功率受限，充电电流和放电电流很小(例如，48V锂电池在电压模式下的充电电流及放电电流约±10A以内)，所述锂动力电池组不能很快的恢复，并且，为了防止所述锂动力电池组出现锂离子析晶的问题，充电电流和放电电流会越来越小，导致所述车载电气网络长时间处于电压模式下，不能实现车辆的助力和能量回收以及正常起停，影响驾驶感受并增加油耗。

本实施例中，所述第一设定温度范围例如是小于或等于-15℃，和/或，所述第一设定温度范围为大于或等于55℃；所述第二设定温度范围介于-15℃～55℃之间。当然，对于不同的锂动力电池组，其正常工作的温度范围还可以是其他，所述第一设定温度范围和所述第二设定温度范围也相应发生变化，本实施不再一一举例说明。

可选的，本实施例中，所述车载电气网络例如是48V电气网络，如图2a-图3所示，所述48V电气网络包括高压侧、低压侧及位于所述高压侧和所述低压侧之间的电压转换模块DC-DC，所述高压侧包括启动发电一体模块M(例如是发电和助力一体的一体机)及所述锂动力电池组E1，所述低压侧包括负载R及蓄电池组E2，所述蓄电池组E2用于驱动启动机S或其他车载设备。所述48V电气网络的高压侧的电压是48V(即所述启动发电一体模块M及所述锂动力电池组E1的工作电压均为48V)，所述低压侧的电压是12V(即所述负载R及所述蓄电池组E2E1的工作电压均为12V)，所述电压转换模块DC-DC可以工作在升压模式(Boost)或降压模式(Buck)，当工作在升压模式时，所述电压转换模块DC-DC用于将低压侧的12V电压转换为高压侧的48V电压；当工作在降压模式时，所述电压转换模块DC-DC用于将高压侧的48V电压转换为低压侧的12V电压。

进一步，所述锂动力电池组E1的温度进入所述第一设定温度范围后，获取所述锂动力电池组E1的电量(State of Charge，SOC)，当所述锂动力电池组E1的电量小于第一电量设定值时，则表明所述锂动力电池组E1的电量过低，需要充电。此时如图2a所示，将所述电压转换模块DC-DC切换至降压模式，所述启动发电一体模块M相当于一发电机向所述锂动力电池组E1和所述蓄电池组E2充电，当所述锂动力电池组E1充电一段时间后，如图2b所示，将所述电压转换模块DC-DC切换至升压模式，所述锂动力电池组E1和所述蓄电池组E2向所述启动发电一体模块M放电，当所述锂动力电池组E1放电一段时间后，再进行充电，从而循环执行充电和放电。

由于所述锂动力电池组E1循环执行充电和放电，可以避免在电压模式下锂离子析晶的问题，充电电流和放电电流不会持续下降，所述锂动力电池组E1即使在电压模式下也能以较大保持较大的充电功率和放电功率，从而使所述锂动力电池组E1能够快速恢复至正常工作温度，例如，当所述锂动力电池组E1的温度在-15℃以下时循环执行充电和放电，由于此时可以避免低温导致锂离子析晶的问题，充电电流和放电电流不会持续下降，此时可以快速升高所述锂动力电池组E1的温度，使其到达-15℃以上；当所述锂动力电池组E1的温度在55℃以上时循环执行充电和放电，此时相较于扭矩控制模式来说，电压模式下的充电电流和放电电流非常小，也可以快速降低所述锂动力电池组E1的温度，使其到达55℃以下，并且还可以避免高温导致锂离子析晶的问题，充电电流和放电电流也不会持续下降。

可以理解的是，当所述锂动力电池组E1的温度进入第二设定温度范围(恢复至正常工作温度)后，所述车载电气网络切换至扭矩控制模式，此时，所述锂动力电池组E1的充电功率和放电功率不再受限，所述锂动力电池组E1的充电功率和放电功率大幅度上升，所述锂动力电池组E1可以在所述扭矩控制模式下持续进行充电或者持续进行放电。

进一步，当所述锂动力电池组E1的电量大于第二电量设定值时，则表明所述锂动力电池组E1的电量较高，可以放电。此时如图3a所示，将所述电压转换模块DC-DC切换至降压模式，所述锂动力电池组E1向所述负载R放电，当所述锂动力电池组E1放电一段时间后，如图3b所示，将所述电压转换模块DC-DC切换至升压模式，所述启动发电一体模块M及所述蓄电池组E2向所述锂动力电池组E1充电，当所述锂动力电池组E1充电一段时间后，再进行放电，从而循环执行放电和充电。

可见，在所述锂动力电池组E1的电量较高时，所述锂动力电池组E1循环执行放电和充电，也可以避免在电压模式下锂离子析晶的问题，充电电流和放电电流不会持续下降，此时，所述锂动力电池组E1即使在电压模式下也能以较大保持较大的充电功率和放电功率，从而使所述锂动力电池组E1能够快速恢复至正常工作温度。

可以理解的是，当所述锂动力电池组E1的温度进入第二设定温度范围(恢复至正常工作温度)后，所述车载电气网络切换至扭矩控制模式，此时，所述锂动力电池组E1的充电功率和放电功率不再受限，所述锂动力电池组E1的充电功率和放电功率大幅度上升，所述锂动力电池组E1可以在所述扭矩控制模式下持续进行放电或持续进行充电。

本实施例中，所述锂动力电池组E1循环执行充放电时，执行充电的时间和执行放电的时间(或电压转换模块DC-DC切换两个模式的时间间隔)可以相等或不相等，可以根据具体的车载电气网络实际测量数据来设定，从而可以实现不同车载电气网络、不同锂动力电池组的控制。

可以理解的是，将所述电压转换模块DC-DC切换至升压模式之前，可以先检测所述蓄电池组E2的电量，当所述蓄电池组的电量E2大于第三电量设定值时，将所述电压转换模块DC-DC切换至升压模式；以及，将所述电压转换模块DC-DC切换至降压模式之前，检测所述锂动力电池组E1的电量，当所述锂动力电池组E2的电量大于第四电量设定值时，将所述电压转换模块DC-DC切换至降压模式，防止所述锂动力电池组E1或所述蓄电池组E2的电量过低，导致过放的风险。

可选的，本实施例中，所述第一电量设定值小于或等于所述锂动力电池组E1的总电量的50％，所述第二电量设定值大于或等于所述锂动力电池组E1的总电量的50％；所述第三电量设定值大于或等于所述蓄电池组E2的总电量的50％，所述第四电量设定值大于或等于所述锂动力电池组E1的总电量的30％。当然，对于型号不同的锂动力电池组和蓄电池组，所述第一电量设定值、第二电量设定值、第三电量设定值和第四电量设定值不应以此为限。

可以理解的是，本实施例仅示意性的描述了所述车载电气网络是48V电气网络的情况，但实际上，本发明对例如360V电气网络等其他车载电气网络同样适用。

基于此，如图4所示，本实施例还提供了一种电池的控制系统，用于对一车载电气网络的电池进行充放电控制，包括：

电量检测模块10，用于在所述车载电气网络的高压侧的锂动力电池组30的温度进入第一设定温度范围后获取所述锂动力电池组30的电量；

控制模块20，当所述锂动力电池组30的电量小于第一电量设定值时，用于控制所述锂动力电池组30循环执行充电和放电；当所述锂动力电池组30的电量大于第二电量设定值时，用于控制所述锂动力电池组30循环执行放电和充电。

本实施例还提供了一种新能源汽车，包括所述电池的控制系统。

综上，在本发明实施例提供的电池的控制方法及控制系统中，当车载电气网络的高压侧的锂动力电池组处于第一设定温度范围下时，获取所述锂动力电池组的电量；当所述锂动力电池组的电量小于第一电量设定值时，所述锂动力电池组循环执行充电和放电；当所述锂动力电池组的电量大于第二电量设定值时，所述锂动力电池组循环执行放电和充电。本发明在所述锂动力电池组的充放电能力受限时通过控制所述锂动力电池组循环执行充放电，避免了锂离子析晶的问题，即使在特殊温度下也能保持较大的充电功率和放电功率，在不增加任何硬件设备的情况下能够使锂动力电池组快速恢复至正常工作温度，减少了所述锂动力电池组恢复充放电能力的时间，改善了驾驶感受并减少油耗。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电池的控制方法，用于对一车载电气网络的电池进行充放电控制，其特征在于，包括：

当所述车载电气网络的高压侧的锂动力电池组的温度进入第一设定温度范围后，获取所述锂动力电池组的电量；

当所述锂动力电池组的电量小于第一电量设定值时，所述锂动力电池组循环执行充电和放电；当所述锂动力电池组的电量大于第二电量设定值时，所述锂动力电池组循环执行放电和充电。

2.如权利要求1所述的电池的控制方法，其特征在于，当所述锂动力电池组的温度进入所述第一设定温度范围后，将所述车载电气网络切换至电压模式，当所述锂动力电池组的温度进入所述第二设定温度范围后，将所述车载电气网络切换至扭矩控制模式。

3.如权利要求2所述的电池的控制方法，其特征在于，当所述锂动力电池组的温度进入所述第一设定温度范围后，所述锂动力电池组执行在所述电压模式下的充电或放电；当所述锂动力电池组的温度进入所述第二设定温度范围后，所述锂动力电池组执行在扭矩控制模式下的充电或放电；且，所述扭矩控制模式下的充电电流或放电电流分别大于所述电压模式下的充电电流或放电电流。

4.如权利要求1所述的电池的控制方法，其特征在于，所述锂动力电池组执行充电的时间和执行放电的时间相等；或者，所述锂动力电池组执行充电的时间和执行放电的时间不相等。

5.如权利要求1-4中任一项所述的电池的控制方法，其特征在于，所述第一设定温度范围为小于或等于-15℃，和/或，所述第一设定温度范围为大于或等于55℃。

6.如权利要求5所述的电池的控制方法，其特征在于，所述第二设定温度范围介于-15℃～55℃之间。

7.如权利要求1-4中任一项所述的电池的控制方法，其特征在于，所述第一电量设定值小于或等于所述锂动力电池组的总电量的50％，所述第二电量设定值大于或等于所述锂动力电池组的总电量的50％。

8.如权利要求1所述的电池的控制方法，其特征在于，所述车载电气网络的高压侧还包括启动发电一体模块，所述车载电气网络的低压侧包括蓄电池组及负载，所述车载电气网络的高压侧和低压侧之间设置有电压转换模块，

当所述锂动力电池组的电量小于所述第一电量设定值且需要对所述锂动力电池组执行充电时，将所述电压转换模块切换至降压模式，所述启动发电一体模块向所述锂动力电池组和所述蓄电池组充电；

当所述锂动力电池组的电量小于所述第一电量设定值且需要对所述锂动力电池组执行放电时，将所述电压转换模块切换至升压模式，所述锂动力电池组和所述蓄电池组向所述启动发电一体模块放电；

当所述锂动力电池组的电量大于所述第二电量设定值且需要对所述锂动力电池组执行放电时，将所述电压转换模块切换至降压模式，所述锂动力电池组向所述负载放电；

当所述锂动力电池组的电量大于所述第二电量设定值且需要对所述锂动力电池组执行充电时，将所述电压转换模块切换至升压模式，所述启动发电一体模块及所述蓄电池组向所述锂动力电池组充电。

9.如权利要求8所述的电池的控制方法，其特征在于，将所述电压转换模块切换至升压模式之前，检测所述蓄电池组的电量，当所述蓄电池组的电量大于第三电量设定值时，将所述电压转换模块切换至升压模式；以及，将所述电压转换模块切换至降压模式之前，检测所述锂动力电池组的电量，当所述锂动力电池组的电量大于第四电量设定值时，将所述电压转换模块切换至降压模式。

10.如权利要求9所述的电池的控制方法，其特征在于，所述第三电量设定值大于或等于所述蓄电池组的总电量的50％，所述第四电量设定值大于或等于所述锂动力电池组的总电量的30％。

11.一种电池的控制系统，用于对一车载电气网络的电池进行充放电控制，其特征在于，包括：

电量检测模块，用于在所述车载电气网络的高压侧的锂动力电池组的温度进入第一设定温度范围后获取所述锂动力电池组的电量；

控制模块，当所述锂动力电池组的电量小于第一电量设定值时，用于控制所述锂动力电池组循环执行充电和放电；当所述锂动力电池组的电量大于第二电量设定值时，用于控制所述锂动力电池组循环执行放电和充电。

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