CN114714950A - 一种电动汽车充电预加热的控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种电动汽车充电预加热的控制方法及系统，获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度阈值相比较；当所述电池温度小于预加热温度阈值时，则进入电池预加热模式；当所述电池温度大于预加热温度阈值且小于加热温度阈值时，则进入充电加热模式；当所述电池温度大于加热温度阈值时，则进入充电模式。解决了现有技术中存在的动力电池在低温环境下充电能力很弱或没有充电能力的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车充电的技术领域，特别是涉及一种电动汽车充电预加热的控制方法及系统。
背景技术
电动汽车有着节能、环保等诸多优点，并且是诸多高新技术结合的产物，锁着能源的日趋减少和政府的大力倡导，在不久的将来必然拥有广阔的市场。目前我国已经将电动汽车产业化列为新能源汽车产业规划。影响电动棒给汽车产业化的关键瓶颈是动力电池。
市场上的电动汽车大多采用锂电池作为动力电池，电动汽车的行驶里程与环境温度密切相关，在低温下的导电性能比较差，锂离子扩散的速度比较慢，这就要求在低温的状态下不能够对电池直接进行充电，必须等电池的温度上升之后，才能对电池进行充电，否则对电池的寿命影响很大，例如锂电池温度为0度时，其电量容量只有电池额定容量的90％左右；在温度为-20度时，其电量容量只有电池额定容量的70％左右。因此，如果电动汽车的动力电池模块长时间工作在低温环境下，电池容量衰减严重和充放电能力下降，直接影响电动汽车的续航里程和行车安全。
目前的动力电池在低温环境下充电能力很弱，且在温度极低时没有充电能力。在电池没有充电能力，或者充电能力很小，但是直流供电设备和加热器负载波动导致对电池充入的电流大于电池的充电能力，会对电池的安全和寿命产生很大的影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种电动汽车充电预加热的控制方法，用于解决现有技术中存在的动力电池在低温环境下充电能力很弱或没有充电能力的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施例采用了如下技术方案：
一种电动汽车充电预加热的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：
获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度阈值相比较；
当所述电池温度小于预加热温度阈值时，则进入电池预加热模式；
当所述电池温度大于预加热温度阈值且小于加热温度阈值时，则进入充电加热模式；
当所述电池温度大于加热温度阈值时，则进入充电模式；
其中，
所述预加热模式包括充电设备断开与电池的连接，充电设备接通加热器负载对电池进行加热；
所述充电加热模式包括充电设备接通电池为电池充电，充电设备接通加热器负载对电池进行加热；
所述充电模式包括充电设备接通电池为电池充电，充电设备断开与加热器负载的连接。
进一步地，所述预加热模式的加热器负载时；
获取所述充电设备的输出电压；
判断所述充电设备的输出电压是否在加热器负载的工作电压范围内；
当所述充电设备的输出电压不在加热器负载的工作电压范围内时，则充电设备断开连接的加热器负载；
重新获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度阈值相比较。
进一步地，所述充电设备断开连接的加热器负载，重新获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度阈值相比较具体包括：
充电设备断开连接的加热器负载，且通过停止发送第一报文的方式停止充电设备为加热负载进行供电，获取充电设备发出的第二报文；
根据所述第二报文重新获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度阈值相比较。
进一步地，所述预加热模式中还包括：
将充电设备的工作电压设置为电池电压Ubatt，将充电设备的工作电流设置为加热器负载的工作电流加预置裕量。
进一步地，所述充电加热模式还包括：将充电设备工作电压设置为电池允许的最大充电电压，将充电设备被的工作电流设置为随着温度变化的电池充电能力的充电电流和加热器负载的工作电流。
进一步地，所述充电模式还包括将充电设备的工作电流设置为电池的充电能力的充电电流，将充电设备的工作电压设置为电池最大的允许充电电压。
进一步地，所述当所述电池温度大于预加热温度阈值且小于加热温度阈值时，则进入充电加热模式具体包括：
当所述电池温度大于预加热温度阈值且小于加热温度阈值时，则判断充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差是否在安全限值范围内，
当充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差在安全限值范围内时，则进入充电加热模式。
进一步地，所述判断充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差是否在安全限值范围内之后还包括：
当充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差不在安全限值范围内时，则等待第一预置时间后通过主动停止发送第三报文的方式停止充电设备为加热器负载进行供电；
获取充电设备发出的第四报文；
根据所述第四报文，进入加热充电模式。
进一步地，所述进入预加热模式和进入充电加热模式之前还包括：
分别接通充电设备和加热器负载之间的电路及充电设备和电池之间的电路；
断开充电设备和加热器负载之间的电路；
获取充电设备输出的电流；
当充电设备输出的电流是否小于安全电流限值时，则断开充电设备和电池之间的电路。
本发明的实施例还提供了一种电动汽车低温直流充电预加热的控制系统，所述控制系统包括电池系统、快充继电器、总正继电器、加热器负载和预充电继电器；
所述快充继电器一端与充电设备电连接，另一端与所述总正继电器的一端电连接，所述总正继电器的另一端与电池电连接，所述预充电继电器一端电连接在所述总正继电器和所述快充继电器之间，所述快充继电器的第二端电连接所述加热器负载一端，所述加热器负载的另一端连接在所述总正继电器和电池之间，所述电池与充电设备电连接；
所述电池系统分别电连接所述快充继电器、所述总正继电器和所述预充电继电器；所述电池系统用于根据上述的电动汽车充电预加热的控制方法控制充电设备对电池进行充电。
相比于现有技术，本发明的实施例的有益效果在于：
本发明实施例提供的电动汽车充电预加热的控制方法，所述方法包括：获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度阈值相比较；当所述电池温度小于预加热温度阈值时，则进入电池预加热模式；当所述电池温度大于预加热温度阈值且小于加热温度阈值时，则进入充电加热模式；当所述电池温度大于加热温度阈值时，则进入充电模式。
其中，所述预加热模式包括充电设备断开与电池的连接，充电设备接通加热器负载对电池进行加热；所述预加热模式能够在低温的时候通过加热器负载对电池进行加热，从而解决了在动力电池在动力电池在低温环境下充电能力很弱或没有充电能力的技术问题；
所述充电加热模式包括充电设备接通电池为电池充电，充电设备接通加热器负载对电池进行加热；所述充电加热模式能够在电池温度到达一定程度的时候，电池不是出于绝对的低温状态，只是尚未达到电池充电特性的温度状态时，一边通过加热器负载对电池进行加热，另一方面通过充电设备对电池进行充电，实现边加热边充电的过程，而且随着电池温度的升高，电池的充电能力不断增强，能够有效的提升电池充电的速度，减少电池充电的时间，提升电池充电的效率，同时可以达到延长电池使用寿命的目的。
所述充电模式包括充电设备接通电池为电池充电，充电设备断开与加热器负载的连接；所述充电模式能够在电池正常温度的情况下，电池充电特定较高，充电能力较强的情况下进行充电，充电的速度较快，充电时间较短，充电效率较高。
所述预加热模式、充电加热模式和充电模式三种模式在不同的温度情况下进行选择或者切换，能够有效的面对不同的温度环境进行充电，适用性广，兼容性高，且各模式之间能够有效平稳的过度，从而实现对电池进行有效的保护和达到延长电池使用寿命的目的。
另外，本发明实施例还提供一种电动汽车低温直流充电预加热的控制系统，所述系统采用了上述电动汽车充电预加热的控制方法，实现了实现对电池进行有效的保护和达到延长电池使用寿命的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种电动汽车充电预加热的控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种电动汽车充电预加热的控制系统的系统框图。
其中：
100、电池系统；200、快充继电器；300、总正继电器；400、预充电继电器；500、加热器负载；600、温度传感器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例提供了一种电动汽车充电预加热的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：
获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度阈值相比较；
所述电池温度T0可以通过温度传感器600直接测得，所述预加热温度阈值T1可以优选为：-15℃；所述加热温度阈值T2优选为：15℃。其中，所述预加热温度阈值T1和所述加热温度阈值T2的选取可以根据实际情况进行调节，例如在南方和北方所选择的所述预加热温度阈值T1和所述加热温度阈值T2具有一些差异。
当所述电池温度小于预加热温度阈值时，则进入电池预加热模式；
所述预加热模式包括充电设备断开与电池的连接，充电设备接通加热器负载500对电池进行加热；将充电设备的工作电压设置为电池电压Ubatt，将充电设备的工作电流设置为加热器负载500的工作电流加预置裕量。所述预置裕量优选为30A。所述充电设备的工作电压设置为电池电压Ubatt的目的在于，避免主回路继电器非预期的闭合导致主回路继电器粘连，充电设备与电池直接连接造成电池损坏的问题。将充电设备的工作电流设置为加热器负载500的工作电流加预置裕量的目的在于防止加热器负载500出现波动时，导致加热器负载500的输入电压下降，造成加热器负载500损坏的问题。
其中，所述充电设备优选为直流充电设备，进一步优选为充电桩。
其中，所述预加热模式的中充电设备接通加热器负载500对电池进行加热时；
获取所述充电设备的输出电压UDCCharger；
判断所述充电设备的输出电压UDCCharger是否在加热器负载500的工作电压范围内；所述加热器负载500的工作电压范围为U1～U2。所述加热器负载500的工作电压范围可以根据加热器负载500的型号等来决定。
当所述充电设备的输出电压UDCCharger不在加热器负载500的工作电压范围内时，则充电设备断开连接的加热器负载500；
判断所述充电设备的输出电压UDCCharger是否在加热器负载500的工作电压范围内的判断，避免了充电设备输出电压回升造成对加热器负载500造成损害。
充电设备断开连接的加热器负载500，且通过停止发送第一报文的方式停止充电设备为加热负载进行供电，获取充电设备发出的第二报文；
所述第一报文为BCL/BCS/BSM报文；所述第二报文为CEM报文。
根据所述第二报文，重新获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度阈值相比较。
在电池预热模式下，充电设备的输出波动时，通过电池管理系统主动停止发送报文，直流充电设备根据国标规定的交互流程，上报报文超时后再次发起重连。提高了系统的可靠性和稳定性。
所述重新获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度阈值相比较。即重新根据获取的电池温度判断需要采取哪一种的充电模式进行工作，避免了在加热器负载500发生波动的时候，导致的电池过充造成电池损坏的问题，提高了充电过程的可靠性和稳定性。
当所述充电设备的输出电压UDCCharger在加热器负载500的工作电压范围内时，则继续充电设备接通加热器负载500对电池进行加热；
当所述电池温度大于预加热温度阈值且小于加热温度阈值时，则进入充电加热模式；
所述充电加热模式包括充电设备接通电池为电池充电，充电设备接通加热器负载500对电池进行加热；将充电设备工作电压设置为电池允许的最大充电电压，将充电设备被的工作电流设置为随着温度变化的电池充电能力的充电电流和加热器负载500的工作电流。
所述将充电设备工作电压设置为电池允许的最大充电电压的目的在于能够加快充电速度，提升充电效率，减少充电时间。
其中，当所述电池温度大于预加热温度阈值且小于加热温度阈值时，则判断充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差是否在安全限值范围内，
当充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差在安全限值范围内时，则进入充电加热模式。
所述安全限值范围优选为±15V，所述判断充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差是否在安全限值范围内的目的在于，避免了由于在预加热模式中，已经将充电设备的工作电压设定电池电压Ubatt了，在充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差过高或者是过低的情况下，即实际的电池的电压与充电设备输出的电压具有较大的差别，在充电设备与电池接通的时候，容易对电池造成的损害。
当充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差不在安全限值范围内时，则等待第一预置时间后通过主动停止发送第二报文的方式停止充电设备为加热器负载500进行供电；所述第三报文为BCL/BCS/BSM报文。
获取充电设备发出的第四报文；所述第四报文为CEM报文。
根据所述第四报文，进入加热充电模式。
所述当充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差不在安全限值范围内时，即实际的电池的电压与充电设备输出的电压具有较大的差别，在充电设备与电池接通的时候，容易对电池造成的损害，因此需要进行等待，所述第一预置时间优选为10s，等待第一预置时间，此时依然是预加热模式，通过停止发送报文来对充电设备进行控制，充电设备未接收到报文的时候，则会停止充电设备为加热器负载500进行供电，并发起重连即发送第四报文，根据第四报文，可以直接进入到加热充电模式进行对电池充电。即避免了实际的电池的电压与充电设备输出的电压具有较大的差别，在充电设备与电池接通的时候，容易对电池造成的损害。
所述电池充电能力的充电电流是根据温度变化而发生变化的，根据实际的电池充电能力的变化加上固定的加热器负载500工作所需要的电流作为充电设备的工作电流，能够节约充电设备的能耗，同时能够最大限度的为电池充电。
所述进入预加热模式和进入充电加热模式之前还包括：
分别接通充电设备和加热器负载500之间的电路及充电设备和电池之间的电路；
断开充电设备和加热器负载500之间的电路；
获取充电设备输出的电流；
当充电设备输出的电流是否小于安全电流限值时，则断开充电设备和电池之间的电路。
避免了充电设备在高压异常时候，会直接破坏高压负载和加热器负载500。
当所述电池温度大于加热温度阈值时，则进入充电模式；
所述充电模式包括充电设备接通电池为电池充电，充电设备断开与加热器负载500的连接。将充电设备的工作电流设置为电池的充电能力的充电电流，将充电设备的工作电压设置为电池最大的允许充电电压。此时，充电设备所输出的工作电流和工作电压均是为了电池服务的，只需要考虑在电池能够接受的范围内，能够尽可能的为电池提供电能进行充电，提升充电效率和减小充电时间。
本发明的实施例还提供了一种电动汽车低温直流充电预加热的控制系统所述控制系统包括电池系统100、温度传感器600、快充继电器200、总正继电器300、加热器负载500和预充电继电器；
所述快充继电器200一端与充电设备电连接，另一端与所述总正继电器300的一端电连接，所述总正继电器300的另一端与电池电连接，所述预充电继电器一端电连接在所述总正继电器300和所述快充继电器200之间，所述快充继电器200的第二端电连接所述加热器负载500一端，所述加热器负载500的另一端连接在所述总正继电器300和电池之间，所述电池与充电设备电连接；
所述电池系统100分别电连接所述温度传感器600、所述快充继电器200、所述总正继电器300和所述预充电继电器；所述电池系统100用于根据上述的电动汽车充电预加热的控制方法控制充电设备对电池进行充电。
所述电池系统100通过控制所述总正继电器300、所述快充继电器200和所述预充电继电器来控制充电设备接通或断开电池为电池充电、充电设备断开或断开与加热器负载500的连接，从而实现控制充电设备为电池进行充电。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
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，本发明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设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明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(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种电动汽车充电预加热的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度阈值相比较；
当所述电池温度小于预加热温度阈值时，则进入电池预加热模式；
当所述电池温度大于预加热温度阈值且小于加热温度阈值时，则进入充电加热模式；
当所述电池温度大于加热温度阈值时，则进入充电模式；
其中，
所述预加热模式包括充电设备断开与电池的连接，充电设备接通加热器负载对电池进行加热；
所述充电加热模式包括充电设备接通电池为电池充电，充电设备接通加热器负载对电池进行加热；
所述充电模式包括充电设备接通电池为电池充电，充电设备断开与加热器负载的连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充电预加热的控制方法，其特征在于，所述预加热模式中充电设备接通加热器负载对电池进行加热包括：
获取所述充电设备的输出电压；
判断所述充电设备的输出电压是否在加热器负载的工作电压范围内；
当所述充电设备的输出电压不在加热器负载的工作电压范围内时，则充电设备断开连接的加热器负载；
重新获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度阈值相比较。
3.根据权利要求2所述的电动汽车充电预加热的控制方法，其特征在于，所述充电设备断开连接的加热器负载，重新获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度阈值相比较包括：
充电设备断开连接的加热器负载，且通过停止发送第一报文的方式停止充电设备为加热器负载进行供电，获取充电设备发出的第二报文；
根据所述第二报文，重新获取电池温度并将所述电池温度分别与预加热温度阈值和加热温度阈值相比较。
4.根据权利要求1所述的电动汽车充电预加热的控制方法，其特征在于，所述预加热模式还包括：
将充电设备的工作电压设置为电池电压Ubatt，将充电设备的工作电流设置为加热器负载的工作电流加预置裕量。
5.根据权利要求1所述的电动汽车充电预加热的控制方法，其特征在于，所述充电加热模式还包括：
将充电设备工作电压设置为电池允许的最大充电电压，将充电设备的工作电流设置为随着温度变化的电池充电能力的充电电流和加热器负载的工作电流。
6.根据权利要求1所述的电动汽车充电预加热的控制方法，其特征在于，所述充电模式还包括：
将充电设备的工作电流设置为电池的充电能力的充电电流，将充电设备的工作电压设置为电池最大的允许充电电压。
7.根据权利要求4所述的电动汽车充电预加热的控制方法，其特征在于，所述当所述电池温度大于预加热温度阈值且小于加热温度阈值时，则进入充电加热模式包括：
当所述电池温度大于预加热温度阈值且小于加热温度阈值时，则判断充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差是否在安全限值范围内，
当充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差在安全限值范围内时，则进入充电加热模式。
8.根据权利要求7所述的电动汽车充电预加热的控制方法，其特征在于，所述判断充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差是否在安全限值范围内之后还包括：
当充电设备输出的电压与电池的电压之间的压差不在安全限值范围内时，则等待第一预置时间后通过主动停止发送第三报文的方式停止充电设备为加热器负载进行供电；
获取充电设备发出的第四报文；
根据所述第四报文，进入加热充电模式。
9.根据权利要求1所述的电动汽车充电预加热的控制方法，其特征在于，所述进入预加热模式和进入充电加热模式之前还包括：
分别接通充电设备和加热器负载之间的电路及充电设备和电池之间的电路；
断开充电设备和加热器负载之间的电路；
获取充电设备输出的电流；
当充电设备输出的电流是否小于安全电流限值时，则断开充电设备和电池之间的电路。
10.一种电动汽车低温直流充电预加热的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括电池系统、温度传感器、快充继电器、总正继电器、加热器负载和预充电继电器；
所述快充继电器一端与充电设备电连接，另一端与所述总正继电器的一端电连接，所述总正继电器的另一端与电池电连接，所述预充电继电器一端电连接在所述总正继电器和所述快充继电器之间，所述快充继电器的第二端电连接所述加热器负载一端，所述加热器负载的另一端连接在所述总正继电器和电池之间，所述电池与充电设备电连接；
所述电池系统分别电连接所述温度传感器、所述快充继电器、所述总正继电器和所述预充电继电器；所述电池系统根据权利要求1-9中任一权利要求所述的电动汽车充电预加热的控制方法控制充电设备对电池进行充电。
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