CN113161650B - 一种用于新能源客车动力电池的自保温控制方法 - Google Patents

一种用于新能源客车动力电池的自保温控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于新能源客车动力电池的自保温控制方法，获取电池状态信息；对电池状态信息进行判断，若电池状态信息包含充电状态，则生成第一控制信号；若电池状态信息包含非充电状态，则生成第二控制信号，第一控制信号和第二控制信号构成控制信号集；根据控制信号集中的第二控制信号对电池进行监测，得到监测信息集；对监测信息集进行分析生成启动信号；对自保温开始后的电池进行监测，得到自保温信息，对自保温信息进行分析，生成分析结果；根据分析结果对自保温的运行进行调控，可以解决新能源车辆寒冷季节长时间停放时的电池不能动态保温问题，对新能源客车冬季电池性能、电池使用寿命起到积极作用。

Description

一种用于新能源客车动力电池的自保温控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制方法，具体为一种用于新能源客车动力电池的自保温控制方法，属于动力电池自保温技术领域。
背景技术
近年来，新能源客车，尤其是纯电动客车已经成为城市公交的主要车型，作为新能源客车的主要储能元件，锂离子动力电池已成为新能源客车的核心部件，电池的性能也直接影响着新能源客车的使用性、安全性等诸多方面。锂电池具有低温性能差的电化学缺陷，尤其当环境温度在O℃及以下时，锂电池的性能会大幅地衰减，主要表现为电池容量的衰减和充放电倍率的降低，因此，在中国北方地区的寒冷冬季，锂离子电池的保温能力直接影响着新能源客车的可靠性、安全性。
目前的电池热管理系统只会在车辆启动时对动力电池进行加热，车辆夜间停放时无法实现电池的自保温。针对此类问题，一些车辆设计了加装隔热棉等物理方式的电池自保温方法。但新能源客车，一般夜间会长时间停放在室外，北方冬季的环境温度较低，现有的物理保温方式无法满足电池的使用性能要求。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题，而提出一种用于新能源客车动力电池的自保温控制方法，本发明提出的用于新能源客车动力电池的自保温控制方法，通过按下“锂电加热”开关，电池管理系统根据整车状态判断是否进入自保温模式，在自保温开启和停止的整个过程中，电池管理系统与整车控制器通过CAN总线实现电池与整车状态信息的实时交互，本发明可通过判断电池电量、温度及整车等状态，彻底解决新能源客车寒冷季节长时间停放时的电池保温问题，提高新能源客车的运营效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种用于新能源客车动力电池的自保温控制方法，包括以下步骤：
S1：获取电池状态信息，该电池状态信息包含充电状态和非充电状态；
S2：对电池状态信息进行判断，若电池状态信息包含充电状态，则生成第一控制信号；若电池状态信息包含非充电状态，则生成第二控制信号，第一控制信号和第二控制信号构成控制信号集；
S3：根据控制信号集中的第二控制信号对电池进行监测，得到监测信息集，监测信息集包含报文数据、电流数据和运行数据；
S4：对监测信息集进行分析，若报文数据中包含报文信号、电流数据中的电流值小于预设的电流阈值且运行数据中的电流持续时长不低于预设的时间阈值，则生成启动信号，根据启动信号进行自保温并计时；
S5：对自保温开始后的电池进行监测，得到自保温信息，该自保温信息包含电压数据、电量数据、加热时长数据、温度数据、信号数据和电机转速数据，对自保温信息进行分析，生成分析结果；
S6：根据分析结果对自保温的运行进行调控。
本发明的进一步技术改进在于：对自保温信息进行分析，生成分析结果的具体步骤包括：
SS21：获取自保温信息中的电压数据、电量数据、加热时长数据、温度数据、信号数据和电机转速数据；
SS22：将电压数据中的最低单体电压值标记为D1；将电量数据中的电量值标记为D2；将加热时长数据中的加热时长标记为D3；将温度数据中的最低单体温度值标记为D4；信号数据中包含准备信号和开始信号，设定不同的信号均对应一个不同的信号预设值，将信号数据中的信号与所有的信号进行匹配获取对应的信号预设值并标记为D5；将电机转速数据中的电机转速标记为D6；
SS23：将标记的数据进行归一化处理并取值，利用公式
Figure BDA0003017970020000031
计算获取自保值；其中，a1、a2、a3、a4和a5表示为不同的比例系数且均大于零；
SS24：将自保值与预设的自保阈值进行对比判断，若自保值不大于自保阈值，则生成第一自保信号，根据第一自保信号停止加热；若自保值大于自保阈值，则生成第二自保信号，根据第二自保信号继续加热；
SS25：将第一自保信号和第二自保信号组合，得到自保信号集；
SS26：根据自保信号集中的第二自保信号对温度数据进行分析监测，得到监测判断集；
SS27：将自保信号集与监测判断集进行分类组合，得到分析结果。
本发明的进一步技术改进在于：根据自保信号集中的第二自保信号对温度数据进行分析监测，得到监测判断集的具体步骤包括：
SS31：获取第二自保信号对应的温度数据中的最低单体温度值并标记为D41，将温度数据中的最高单体温度值标记为D7；
SS32：将标记的数据进行归一化处理并取值，利用公式WT＝b1×(D41-w1)+b2×(D5-w2)计算得到温调值；其中，b1和b2表示为不同的比例系数，0<b1<b2<1，w1表示为预设的最低单体温度报警值，w2表示为预设的最高单体温度报警值；
SS33：将温调值与预设的温调阈值进行对比判断，若温调值小于温调阈值，则生成第一温调信号，根据第一温调信号继续加热；若温调值不小于温调阈值，则生成第二温调信号，根据第二温调信号停止加热；
SS34：将第一温调信号与第二温调信号进行组合得到温调信号集；
SS35：根据温调信号集中的第一温调信号对电量数据、加热时长数据、信号数据和电机转速数据进行分析监测，得到混调分析集；
SS36：将温调信号集与混调分析集分类组合，得到监测判断集。
本发明的进一步技术改进在于：根据温调信号集中的第一温调信号对电量数据、加热时长数据、信号数据和电机转速数据进行分析监测，得到混调分析集的具体步骤包括：
SS41：获取第一温调信号对应的电量数据中的电量值、加热时长数据中的加热时长、信号数据对应的信号预设值和电机转速数据中的电机转速，并分别标记为D21、D31、D51和D61；
SS42：将标记的数据进行归一化处理并取值，利用公式
Figure BDA0003017970020000041
计算得到混调值；其中，c1、c2和c3表示为不同的比例系数且均大于零，w3表示为预设的电量报警值，w4表示为预设的加热时长报警值，w5表示为预设的电机转速报警值；
SS43：将混调值与预设的混调阈值进行对比判断，若混调值大于混调阈值，则生成第一混调信号，根据第一混调信号停止加热；若混调值不大于混调阈值，则生成第二混调信号，根据第二混调信号重新对自保值进行分析；
SS44：将第一混调信号与第二混调信号组合，得到混调分析集。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所提出的用于新能源客车动力电池的自保温控制方法，可通过判断电池电量、温度及整车等状态，解决新能源车辆寒冷季节长时间停放时的电池不能动态保温问题，对新能源客车冬季电池性能、电池使用寿命起到积极作用，同时解决了现有的物理保温方式无法满足电池的使用性能要求。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的流程框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种用于新能源客车动力电池的自保温控制方法，包括以下步骤：
S1：获取电池状态信息，该电池状态信息包含充电状态和非充电状态；
本发明实施例中，当车辆处于停车状态时，按下“锂电加热开关”，电池管理系统BMS通电并获取电池状态信息；
S2：对电池状态信息进行判断，若电池状态信息包含充电状态，则生成第一控制信号；若电池状态信息包含非充电状态，则生成第二控制信号，第一控制信号和第二控制信号构成控制信号集；
S3：根据控制信号集中的第二控制信号对电池进行监测，得到监测信息集，监测信息集包含报文数据、电流数据和运行数据；
本发明实施例中，报文数据包含整车控制器VCU发送的报文；
S4：对监测信息集进行分析，若报文数据中包含报文信号、电流数据中的电流值小于预设的电流阈值且运行数据中的电流持续时长不低于预设的时间阈值，则生成启动信号，根据启动信号进行自保温并计时；
本发明实施例中，当报文数据包含整车控制器VCU发送的报文、电流小于1A且持续的时间不低于2min，则判定可以进行自保温流程并开始计时；
S5：对自保温开始后的电池进行监测，得到自保温信息，该自保温信息包含电压数据、电量数据、加热时长数据、温度数据、信号数据和电机转速数据，对自保温信息进行分析，生成分析结果；具体的步骤包括：
获取自保温信息中的电压数据、电量数据、加热时长数据、温度数据、信号数据和电机转速数据；
将电压数据中的最低单体电压值标记为D1；将电量数据中的电量值标记为D2；将加热时长数据中的加热时长标记为D3；将温度数据中的最低单体温度值标记为D4；信号数据中包含准备信号和开始信号，设定不同的信号均对应一个不同的信号预设值，将信号数据中的信号与所有的信号进行匹配获取对应的信号预设值并标记为D5；将电机转速数据中的电机转速标记为D6；
将标记的数据进行归一化处理并取值，利用公式
Figure BDA0003017970020000061
计算获取自保值；其中，a1、a2、a3、a4和a5表示为不同的比例系数且均大于零；
将自保值与预设的自保阈值进行对比判断，若自保值不大于自保阈值，则生成第一自保信号，根据第一自保信号停止加热；若自保值大于自保阈值，则生成第二自保信号，根据第二自保信号继续加热；
例如，最低单体电压＞3.15V、电量值SOC＞15％、加热时长＜10h、最低单体温度＜5℃、信号数据包含准备信号且电机转速＜50Rpm时，生成第二自保信号并保持加热状态，准备信号表示Ready信号为0；
将第一自保信号和第二自保信号组合，得到自保信号集；
根据自保信号集中的第二自保信号对温度数据进行分析监测，得到监测判断集；具体的步骤包括：
获取第二自保信号对应的温度数据中的最低单体温度值并标记为D41，将温度数据中的最高单体温度值标记为D7；
将标记的数据进行归一化处理并取值，利用公式WT＝b1×(D41-w1)+b2×(D5-w2)计算得到温调值；其中，b1和b2表示为不同的比例系数，0<b1<b2<1，w1表示为预设的最低单体温度报警值，w2表示为预设的最高单体温度报警值；
将温调值与预设的温调阈值进行对比判断，若温调值小于温调阈值，则生成第一温调信号，根据第一温调信号继续加热；若温调值不小于温调阈值，则生成第二温调信号，根据第二温调信号停止加热；
例如，最低单体温度＞15℃或最高单体温度＞30℃，则生成第二温调信号并停止加热；
将第一温调信号与第二温调信号进行组合得到温调信号集；
根据温调信号集中的第一温调信号对电量数据、加热时长数据、信号数据和电机转速数据进行分析监测，得到混调分析集；具体步骤包括：
获取第一温调信号对应的电量数据中的电量值、加热时长数据中的加热时长、信号数据对应的信号预设值和电机转速数据中的电机转速，并分别标记为D21、D31、D51和D61；
将标记的数据进行归一化处理并取值，利用公式
Figure BDA0003017970020000071
计算得到混调值；其中，c1、c2和c3表示为不同的比例系数且均大于零，w3表示为预设的电量报警值，w4表示为预设的加热时长报警值，w5表示为预设的电机转速报警值；
将混调值与预设的混调阈值进行对比判断，若混调值大于混调阈值，则生成第一混调信号，根据第一混调信号停止加热；若混调值不大于混调阈值，则生成第二混调信号，根据第二混调信号重新对自保值进行分析；
例如，电量值SOC＜12％或者加热时长≥10h或者信号数据包含开始信号或者电机转速≥50Rpm，则生成第一混调信号并停止加热，开始信号表示Ready信号为1；
将第一混调信号与第二混调信号组合，得到混调分析集；
将温调信号集与混调分析集分类组合，得到监测判断集；
将自保信号集与监测判断集进行分类组合，得到分析结果；
S6：根据分析结果对自保温的运行进行调控，根据分析结果中的各个信号数据控制加热的停止和持续。
本发明实施例中，电池停止加热后会记录停止原因并通过报文持续发送给仪表接收并显示，将停止保温的原因分为三类(三类对应相应的整车CAN报文)：(1)正常状态下主动停止保温，如加热时间达到10h、收到整车控制器发送的Ready信号及进入充电状态等；(2)故障状态下停止保温，包括绝缘故障、加热故障及通讯故障等；(3)电池电量达到最低限值(SOC≤15％)或者电池单体最低电压过低(≤3.15V)，此状态下需及时对电池充电；通过电池管理系统BMS和整车控制器VCU供电，可实现无人值守的电池自保温功能。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (1)

1.一种用于新能源客车动力电池的自保温控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取电池状态信息，该电池状态信息包含充电状态和非充电状态；
S2：对电池状态信息进行判断，若电池状态信息包含充电状态，则生成第一控制信号；若电池状态信息包含非充电状态，则生成第二控制信号，第一控制信号和第二控制信号构成控制信号集；
S3：根据控制信号集中的第二控制信号对电池进行监测，得到监测信息集，监测信息集包含报文数据、电流数据和运行数据；
S4：对监测信息集进行分析，若报文数据中包含报文信号、电流数据中的电流值小于预设的电流阈值且运行数据中的电流持续时长不低于预设的时间阈值，则生成启动信号，根据启动信号进行自保温并计时；
S5：对自保温开始后的电池进行监测，得到自保温信息，该自保温信息包含电压数据、电量数据、加热时长数据、温度数据、信号数据和电机转速数据，对自保温信息进行分析，生成分析结果；
S6：根据分析结果对自保温的运行进行调控；
对自保温信息进行分析，生成分析结果的具体步骤包括：
SS21：获取自保温信息中的电压数据、电量数据、加热时长数据、温度数据、信号数据和电机转速数据；
SS22：将电压数据中的最低单体电压值标记为d1；将电量数据中的电量值标记为d2；将加热时长数据中的加热时长标记为d3；将温度数据中的最低单体温度值标记为d4；信号数据中包含准备信号和开始信号，设定不同的信号均对应一个不同的信号预设值，将信号数据中的信号与所有的信号进行匹配获取对应的信号预设值并标记为d5；将电机转速数据中的电机转速标记为d6；
SS23：将标记的d1、d2、d3、d4、d5、d6进行归一化处理并依次取值为D1、D2、D3、D4、D5、D6，利用公式
Figure DEST_PATH_IMAGE002
计算获取自保值；其中，a1、a2、a3、a4和a5表示为不同的比例系数且均大于零；
SS24：将自保值与预设的自保阈值进行对比判断，若自保值不大于自保阈值，则生成第一自保信号，根据第一自保信号停止加热；若自保值大于自保阈值，则生成第二自保信号，根据第二自保信号继续加热；
SS25：将第一自保信号和第二自保信号组合，得到自保信号集；
SS26：根据自保信号集中的第二自保信号对温度数据进行分析监测，得到监测判断集；
SS27：将自保信号集与监测判断集进行分类组合，得到分析结果；
根据自保信号集中的第二自保信号对温度数据进行分析监测，得到监测判断集的具体步骤包括：
SS31：获取第二自保信号对应的温度数据中的最低单体温度值并标记为d41，将温度数据中的最高单体温度值标记为d7；
SS32：将标记的d41和d7进行归一化处理并依次取值为D41和D7，利用公式WT＝b1×(D41-w1)+b2×(D7-w2)计算得到温调值；其中，b1和b2表示为不同的比例系数，0<b1<b2<1，w1表示为预设的最低单体温度报警值，w2表示为预设的最高单体温度报警值；
SS33：将温调值与预设的温调阈值进行对比判断，若温调值小于温调阈值，则生成第一温调信号，根据第一温调信号继续加热；若温调值不小于温调阈值，则生成第二温调信号，根据第二温调信号停止加热；
SS34：将第一温调信号与第二温调信号进行组合得到温调信号集；
SS35：根据温调信号集中的第一温调信号对电量数据、加热时长数据、信号数据和电机转速数据进行分析监测，得到混调分析集；
SS36：将温调信号集与混调分析集分类组合，得到监测判断集；
根据温调信号集中的第一温调信号对电量数据、加热时长数据、信号数据和电机转速数据进行分析监测，得到混调分析集的具体步骤包括：
SS41：获取第一温调信号对应的电量数据中的电量值、加热时长数据中的加热时长、信号数据对应的信号预设值和电机转速数据中的电机转速，并分别标记为d21、d31、d51和d61；
SS42：将标记的d21、d31、d51和 d61进行归一化处理并依次取值为D21、D31、D51和D61，利用公式
Figure DEST_PATH_IMAGE004
计算得到混调值；其中，c1、c2和c3表示为不同的比例系数且均大于零，w3表示为预设的电量报警值，w4表示为预设的加热时长报警值，w5表示为预设的电机转速报警值；
SS43：将混调值与预设的混调阈值进行对比判断，若混调值大于混调阈值，则生成第一混调信号，根据第一混调信号停止加热；若混调值不大于混调阈值，则生成第二混调信号，根据第二混调信号重新对自保值进行分析；
SS44：将第一混调信号与第二混调信号组合，得到混调分析集。
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