CN114142130B - 一种动力电池行车加热控制方法、系统及新能源汽车 - Google Patents

一种动力电池行车加热控制方法、系统及新能源汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种动力电池行车加热控制方法，包括：在车辆行车过程中，若确定开启行车加热，启动行车加热；并将动力电池的当前平均温度至动力电池加热系统的最大加热温度Tmax这一温度区间等阶段划分为多个目标温度，再预测动力电池被加热到不同目标温度时动力电池所恢复的第一电量和动力电池加热系统所消耗的第二电量；从满足△Q大于0的多个目标温度中筛选出值最大的一个目标温度确定为动力电池的目标加热温度，使动力电池加热系统按照所述目标加热温度对动力电池进行行车加热；若多个目标温度对应的△Q均小于或等于0，则将动力电池加热系统的最大加热温度确定为动力电池的目标加热温度，对动力电池进行行车加热。

Description

一种动力电池行车加热控制方法、系统及新能源汽车
技术领域
本发明用于车用动力电池热管理，更具体涉及动力电池行驶过程热管理。
背景技术
我国汽车产业起步较晚和传统能源紧张，通过发展新能源汽车是实现汽车行业弯道超车的最佳途径。动力电池是推动新能源产业前进的关键动力，其在市场上主要以三元锂电池（NCM、NCA）和LiFePO4为主。统计数据表明，LiFePO4在-20℃的放电量仅为常温容量的55%，在低SOC时，电池允许放电功率仅为常温的50%，提高锂电池的低温性能成为电池发展的关键因素。
试验数据发现，应用加热技术消耗少量电能提升电池温度，可大幅提升电池放电性能，使得电池工作在最适宜的温度，包括容量性能及功率性能，最终提升用户低温用车体验。
发明内容
为解决现有纯新能源汽车低温低SOC行车过程中动力性差及放电容量少的问题，提供了一种动力电池行车加热控制方法、系统及汽车，基于动力电池的当前平均温度、当前SOC以及当前最低温度，设计了一种适用于低温工况下的电池热管理控制策略，控制电池的最低温度，提升动力电池放电容量和动力性能。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种动力电池行车加热控制方法，包括：
在车辆行车过程中，基于动力电池的当前最低温度T和当前SOC判断是否需要开启行车加热；
若确定开启行车加热，则启动行车加热；并将动力电池的当前平均温度至动力电池加热系统的最大加热温度Tmax这一温度区间等阶段划分为多个目标温度，再预测动力电池被加热到不同目标温度时动力电池所恢复的第一电量Q1和动力电池加热系统所消耗的第二电量Q2；
从满足△Q大于0的多个目标温度中筛选出值最大的一个目标温度确定为动力电池的目标加热温度T目，使动力电池加热系统按照所述目标加热温度T目对动力电池进行行车加热；△Q为第一电量Q1和第二电量Q2的差值；
若多个目标温度对应的△Q均小于或等于0，则将动力电池加热系统的最大加热温度确定为动力电池的目标加热温度T目，使动力电池加热系统按照所述目标加热温度T目对动力电池进行行车加热。
优选地，动力电池被加热到不同目标温度时动力电池所恢复的第一电量Q1通过查表获得；
动力电池被加热到不同目标温度时动力电池加热系统所消耗的第二电量Q2的预测方法为：通过公式：Q2=P加热*t/η
计算第二电量Q2，其中，P加热为动力电池加热系统输出的加热功率，η为动力电池加热系统能量转化为动力电池能量的转化效率，t为对动力电池从当前温度T加热到目标温度的时间，通过公式：t=(T0-T)/V加热计算获得，V加热为在WLTC工况下对动力电池主动加热时动力电池的温升速率。
优选地，若动力电池的当前SOC小于第一预设SOC且当前最低温度T小于预设开启温度T0，则确定开启行车加热。
优选地，所述方法还包括：
在动力电池加热系统按照所述目标加热温度对动力电池加热的过程中，若车辆行驶结束或动力电池的实时SOC小于第二预设SOC，则停止对动力电池加热；
第一预设SOC大于第二预设SOC。
本发明还提供了一种动力电池行车加热控制系统，包括：
判断模块，用于在车辆行车过程中，基于动力电池当前最低温度T和当前SOC判断是否需要开启行车加热；
预测模块，用于若确定开启行车加热，则启动行车加热；并将动力电池的当前平均温度至动力电池加热系统的最大加热温度Tmax这一温度区间等阶段划分为多个目标温度，再预测动力电池被加热到不同目标温度时动力电池所恢复的第一电量Q1和动力电池加热系统所消耗的第二电量Q2；
第一控制模块，用于从满足△Q大于0的多个目标温度中筛选出值最大的一个目标温度确定为动力电池的目标加热温度T目，使动力电池加热系统按照所述目标加热温度T目对动力电池进行行车加热；△Q为第一电量Q1和第二电量Q2的差值；
第二控制模块，用于若多个目标温度对应的△Q均小于或等于0，则将动力电池加热系统的最大加热温度Tmax确定为动力电池的目标加热温度T目，使动力电池加热系统按照所述目标加热温度T目对动力电池进行行车加热。
本发明还提供了一种新能源汽车，包括上述的动力电池行车加热控制系统。
本发明的有益效果为：
在新能源汽车低温行车过程中，可有效缓解在低温低SOC下可放电电量较低的情况；充分考虑电池系统SOC和电池系统温度，实时计算加热结束温度，更有助于节省整车能耗；本策略在新能源汽车低温行车过程中，通过对电池加热，提高电池放电功率，可缓解整车动力性不足的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中方法的流程示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出了一种动力电池行车加热控制方法，其具体实施方式如下：
第一步：在车辆行车过程中，基于动力电池的当前SOC以及当前最低温度Tmin判读是否需要开启行车加热。
具体来说，当前SOC小于第一预设SOC且当前最低温度T小于预设开启温度T0则确定开启行车加热。该预设开启温度T0为电池的平均温度。
第二步：当确定开启行车加热，则启动行车加热。
启动行车加热的具体过程为，给出动力电池加热系统信号，使其开启对动力电池加热。
其中，动力电池加热系统可以采用现有的PTC加热系统、水暖加热系统等加热方式来实现。
第三步：行车加热开启后，将动力电池的当前平均温度至动力电池加热系统的最大加热温度Tmax这一温度区间等阶段划分为多个目标温度，再预测动力电池被加热到不同目标温度时动力电池所恢复的第一电量Q1和动力电池加热系统所消耗的第二电量Q2。
本实施例中，动力电池被加热到不同目标温度时动力电池所恢复的第一电量Q1通过查表获得。具体来说，对于不同型号电池，可以通过实验标定其在被加热到不同温度时所恢复的电量。
动力电池被加热到不同目标温度时动力电池加热系统所消耗的第二电量Q2的预测方法为：
通过公式：Q2=P加热*t/η
计算第二电量Q2，其中，P加热为动力电池加热系统输出的加热功率，η为动力电池加热系统能量转化为动力电池能量的转化效率，t为对动力电池从当前温度T加热到目标温度的时间，通过公式：t=(T0-T)/V加热计算获得，V加热为在WLTC工况下对动力电池主动加热时动力电池的温升速率。
其中，η和V加热均可以通过预先试验获得。
第四步：从满足△Q大于0的多个目标温度中筛选出值最大的一个目标温度确定为动力电池的目标加热温度T目，使动力电池加热系统按照所述目标加热温度T目对动力电池进行行车加热；△Q为第一电量Q1和第二电量Q2的差值。
第五步：若多个目标温度对应的△Q均小于或等于0，则将动力电池加热系统的最大加热温度确定为动力电池的目标加热温度T目，使动力电池加热系统按照所述目标加热温度T目对动力电池进行行车加热。
举例来说，将动力电池加热系统的最大加热温度Tmax选择为25℃，动力电池的当前平均温度选择为-5℃，以1℃为梯度，从动力电池的当前平均温度（-5℃）至动力电池加热系统的最大加热温度Tmax（25℃）这一温度区间等阶段划分为31个目标温度，即-5℃、-6℃、-7℃、-8℃……25℃。
然后，利用上述方法，分别确定这31个目标温度所对应的第一电量Q1和第二电量Q2,进而可以计算出31个△Q，在31个△Q中筛选出＞0的多个（如18个）目标温度，将值最高的一个目标温度（如15℃）选择为本发明中的目标加热温度。
若计算出的31个△Q均小于或等于0，则将动力电池加热系统的最大加热温度Tmax（25℃）设定为目标加热温度。
通过上述五步，即可实现对动力电池行车加热。
本实施例中，该方法还包括：
第六步：在动力电池加热系统按照所述目标加热温度对动力电池加热的过程中，若车辆行驶结束或动力电池的实时SOC小于第二预设SOC，则停止对动力电池加热；第一预设SOC大于第二预设SOC。
本发明还提供了一种动力电池行车加热控制系统，包括：
判断模块，用于在车辆行车过程中，基于动力电池当前最低温度T和当前SOC判断是否需要开启行车加热；
预测模块，用于若确定开启行车加热，则启动行车加热；并将动力电池的当前平均温度至动力电池加热系统的最大加热温度Tmax这一温度区间等阶段划分为多个目标温度，再预测动力电池被加热到不同目标温度时动力电池所恢复的第一电量Q1和动力电池加热系统所消耗的第二电量Q2；
第一控制模块，用于从满足△Q大于0的多个目标温度中筛选出值最大的一个目标温度确定为动力电池的目标加热温度T目，使动力电池加热系统按照所述目标加热温度T目对动力电池进行行车加热；△Q为第一电量Q1和第二电量Q2的差值；
第二控制模块，用于若多个目标温度对应的△Q均小于或等于0，则将动力电池加热系统的最大加热温度Tmax确定为动力电池的目标加热温度T目，使动力电池加热系统按照所述目标加热温度T目对动力电池进行行车加热。
本发明还提供了一种新能源汽车，包括上述的动力电池行车加热控制系统。
本发明上述方法及系统，在新能源汽车低温行车过程中，可有效缓解在低温低SOC下可放电电量较低的情况；充分考虑电池系统SOC和电池系统温度，实时计算加热结束温度，更有助于节省整车能耗；本策略在新能源汽车低温行车过程中，通过对电池加热，提高电池放电功率，可缓解整车动力性不足的问题。

Claims (6)

1.一种动力电池行车加热控制方法，其特征在于，包括：
在车辆行车过程中，基于动力电池的当前最低温度T和当前SOC判断是否开启行车加热；
若确定开启行车加热，则启动行车加热；并将动力电池的当前最低温度T至动力电池加热系统的最大加热温度Tmax这一温度区间等阶段划分为多个目标温度，再预测动力电池被加热到不同目标温度时动力电池所恢复的第一电量Q1和动力电池加热系统所消耗的第二电量Q2；
从满足△Q大于0的多个目标温度中筛选出值最大的一个目标温度确定为动力电池的目标加热温度T目，使动力电池加热系统按照所述目标加热温度T目对动力电池进行行车加热；△Q为第一电量Q1和第二电量Q2的差值；
若多个目标温度对应的△Q均小于或等于0，则将动力电池加热系统的最大加热温度Tmax确定为动力电池的目标加热温度T目，使动力电池加热系统按照所述目标加热温度T目对动力电池进行行车加热。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，动力电池被加热到不同目标温度时动力电池所恢复的第一电量Q1通过查表获得；
动力电池被加热到不同目标温度时动力电池加热系统所消耗的第二电量Q2的预测方法为：通过公式：Q2=P加热*t/η
计算第二电量Q2，其中，P加热为动力电池加热系统输出的加热功率，η为动力电池加热系统能量转化为动力电池能量的转化效率，t为对动力电池从当前温度T加热到目标温度的时间，通过公式：t=(T0-T)/V加热计算获得，V加热为在WLTC工况下对动力电池主动加热时动力电池的温升速率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若动力电池的当前SOC小于第一预设SOC且当前最低温度T小于预设开启温度T0，则确定开启行车加热。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在动力电池加热系统按照所述目标加热温度T目对动力电池加热的过程中，若车辆行驶结束或动力电池的实时SOC小于第二预设SOC，则停止对动力电池加热；
第一预设SOC大于第二预设SOC。
5.一种动力电池行车加热控制系统，其特征在于，包括：
判断模块，用于在车辆行车过程中，基于动力电池当前最低温度T和当前SOC判断是否开启行车加热；
预测模块，用于若确定开启行车加热，则启动行车加热；并将动力电池的当前平均温度至动力电池加热系统的最大加热温度Tmax这一温度区间等阶段划分为多个目标温度，再预测动力电池被加热到不同目标温度时动力电池所恢复的第一电量Q1和动力电池加热系统所消耗的第二电量Q2；
第一控制模块，用于从满足△Q大于0的多个目标温度中筛选出值最大的一个目标温度确定为动力电池的目标加热温度T目，使动力电池加热系统按照所述目标加热温度T目对动力电池进行行车加热；△Q为第一电量Q1和第二电量Q2的差值；
第二控制模块，用于若多个目标温度对应的△Q均小于或等于0，则将动力电池加热系统的最大加热温度Tmax确定为动力电池的目标加热温度T目，使动力电池加热系统按照所述目标加热温度T目对动力电池进行行车加热。
6.一种新能源汽车，其特征在于，包括权利要求5所述的动力电池行车加热控制系统。
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