CN115706284A - 一种电池系统低温加热的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池系统低温加热的控制方法，属于电池加热技术领域，解决了现有技术中电池系统加热不及时和不彻底，导致电池系统可靠性和有效性低的问题。控制方法包括：电池系统上电，BMS检测电池系统的最低温度；若最低温度小于第一温度阈值，则BMS检测电池系统是否连接市电；若电池系统连接市电，则电池系统进入市电加热模式；否则进入电池自加热模式；当最低温度大于等于第二温度阈值，则电池系统的加热过程完成。本发明提供的控制方法使得电池加热更加及时和彻底，提高了电池系统加热的可靠性，保障电池系统的安全使用。

Description

一种电池系统低温加热的控制方法

技术领域

本发明涉及电池加热技术领域，尤其涉及一种电池系统低温加热的控制方法。

背景技术

随着全球能源短缺和环境污染问题的日益严重，锂电池由于其电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应、绿色环保的特点得到广泛的应用。但是锂电池低温性能差，在低温条件下，电池正负极材料的活性表现会变差，电解液的充放电能力同样会减弱，只保证小电流的充电甚至不能充电；放电能力下降，低温放电时电池内阻会变大，伴随的可放容量会减小，进而影响到电池的循环寿命。

一般情况下，当电池温度低于0℃时，不允许对电池进行充电。故而，为了解决锂电池低温充电的问题，电池系统会专门设计加热系统进行热管理。常见的在低温充电阶段，先开启电池加热回路，利用PTC加热板或加热膜来提高电池系统的整体温度，直到温度升至充电阈值开启充电。但是，若加热不及时或不彻底时，将将会导致电池寿命锐减或者低温充电时间过长效率低下，使得产品性能大打折扣，影响电池系统的充放电性能。

因此，亟需对电池系统低温加热进行合理控制，以保证加热的及时性和彻底性，提高电池充电效率，提高电池系统的可靠性和有效性，保障电池箱的安全合理使用。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种电池系统低温加热的控制方法，用以解决现有电池系统加热不及时和不彻底，导致电池系统可靠性和有效性低的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种电池系统低温加热的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

电池系统上电，BMS检测电池系统的最低温度；

若最低温度小于第一温度阈值，则BMS检测电池系统是否连接市电；

若电池系统连接市电，则电池系统进入市电加热模式；否则进入电池自加热模式；

当最低温度大于等于第二温度阈值，则电池系统的加热过程完成。

进一步地，所述电池系统中包含有若干并联的电池箱和一个控制箱，BMS基于预设条件持续检测电池系统的最低温度，包括以下步骤：

每一电池箱的从板BMS检测电池模组中每一电芯温度，并传送至相应电池箱的二级主控BMS；

二级主控BMS比较每一电芯温度，得到相应电池箱的最低温度，并传送至控制箱的一级主控BMS；

一级主控BMS比较每一电箱的最低温度，得到电池系统的最低温度。

进一步地，所述电池系统市电加热模式，具体为：

电池系统进入市电加热模式后，BMS检测控制箱的充电继电器是否闭合；

若充电继电器闭合，则比较最低温度与第四温度阈值；

当最低温度小于第四温度阈值，则断开电池箱主正继电器，闭合电池箱的加热继电器，并向充电设备发送加热请求，对电池系统进行加热；

当最低温度大于等于第四温度阈值且小于第一温度阈值，则闭合电池箱主正继电器和电池箱的加热继电器，并向充电设备发送加热请求，对电池系统进行加热；

当最低温度大于等于第二温度阈值时，闭合电池箱的主正继电器，断开电池箱的加热继电器，并向充电设备发送充电请求，对电池系统充电，电池系统的加热过程完成。

进一步地，所述电池系统市电加热模式，还包括若BMS检测控制箱的充电继电器未闭合，则闭合控制箱的充电继电器后比较最低温度与第四温度阈值。

进一步地，所述加热请求中包括请求加热电流，且加热电流I_h为：

I_h＝I₁×n；

其中，I₁表示单个电池箱的加热电流值，n表示待加热电池箱的个数；所述充电请求中包括请求充电电流，且充电电流I_c为：

I_c＝I₂×n。

其中，I₂表示单个电池箱的充电电流值。

进一步地，所述电池系统市电加热模式，还包括：

当电池系统加热到最低温度大于等于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，闭合电池箱的主正继电器和电池箱的加热继电器，并向充电设备发送加热充电请求，对电池系统进行加热和充电。

进一步地，所述加热充电请求中包括请求加热充电电流，且加热充电电流I_hc为：

I_hc＝(I₁+I₂)×n。

进一步地，所述电池系统电池自加热模式，具体为：

电池系统进入电池自加热模式后，将最低温度与第三温度阈值进行比较；

若最低温度小于第三温度阈值且持续时间大于等于时间阈值，则断开电池箱的主正继电器，闭合电池箱的加热继电器，向电池系统进行加热；

当最低温度大于等于第三温度阈值且小于第一温度阈值，则闭合电池箱的主正继电器和电池箱的加热继电器，向电池系统进行加热；；

当最低温度值大于等于第二温度阈值时，闭合电池箱的主正继电器，断开电池箱的加热继电器，完成电池系统的加热过程。

进一步地，所述控制方法还包括：

BMS基于预设条件持续检测电池系统的最低温度时，同时记录每一电池箱的最低温度；

在进行电池自加热和市电加热过程中，比较每一电池箱最低温度与第二温度阈值；

当该电池箱最低温度大于等于第二温度阈值，则闭合该电池箱的主正继电器，断开该电池箱的加热继电器，完成该电池箱的加热过程。

进一步地，所述控制方法还包括电池系统上电后，BMS检测电池系统的最低温度前，BMS自检是否存在故障，若自检无故障，则进行最低温度检测；否则，BMS持续自检。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

本发明提供的一种电池系统低温加热的控制方法，通过BMS检测电池系统的最低温度，并根据电池系统的最低温度和是否市电，为电池系统提供了市电加热模式和电池自加热模式，使得电池加热更加及时和彻底，提高了电池系统加热的可靠性，保障电池系统的安全使用；此外，当电池系统加热到合适温度，控制电池系统同时进行加热和充电，提高充电效率，提高电池系统设计的有效性和安全性。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例中电池系统低温加热的控制方法的流程；

图2为本发明实施例中电池系统框图；

图3为本发明实施例中电池系统低温加热的控制方法的细分流程图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种电池系统低温加热的控制方法，流程如图1所示，细分流程图如图3所示，包括以下步骤：

S1、电池系统上电，BMS检测电池系统的最低温度。

实施时，所述电池系统中包含有若干并联的电池箱和一个控制箱，BMS基于预设条件持续检测电池系统的最低温度，包括以下步骤：

每一电池箱的从板BMS检测电池模组中每一电芯温度，并传送至相应电池箱的二级主控BMS。

二级主控BMS比较每一电芯温度，得到相应电池箱的最低温度，并传送至控制箱的一级主控BMS。

一级主控BMS比较每一电箱的最低温度，得到电池系统的最低温度。

具体地，电池系统上电后，BMS基于预设条件持续检测电池系统的最低温度，即BMS持续对电池系统的温度进行检测，其中，BMS预设条件可以是检测的时间间隔，比如间隔1秒、1分钟等。

可以理解的，通过该方式检测电池系统的最低温度，能够使得在后续加热过程中加热的更加及时和彻底，保证每一电箱都能够加热到合适的温度。

具体地，电池系统框图如图2所示，控制箱内部设置有一级主控BMS(BatteryManagement System，电池管理系统)、充电继电器、放电继电器、二极管继电器、显控板、充电熔断器和放电熔断器。其中，充电设备可设置在控制箱内部也可设置在控制箱外部，根据具体需求设置，通过连接充电设备连接市电。

每一电池箱内部设置有二级主控BMS、从板BMS、加热继电器、显控板、加热熔断器、主正继电器、预充电阻、预充继电器和电池模组，其中，电池模组上设置有加热片。

S2、若最低温度小于第一温度阈值，则BMS检测电池系统是否连接市电。

具体地，通过充电设备的插头与电池箱的充电连接器是否连接，判断电池系统手否连接市电。

S3、若电池系统连接市电，则电池系统进入市电加热模式；否则进入电池自加热模式。

实施时，所述电池系统市电加热模式，具体为：

电池系统进入市电加热模式后，BMS检测控制箱的充电继电器是否闭合；

若充电继电器闭合，则比较最低温度与第四温度阈值。可以理解的，闭合控制箱充电继电器，使充电设备可以给电池箱内电池模组上的加热片供电，还用于向电池系统充电。

当最低温度小于第四温度阈值，则断开电池箱主正继电器，闭合电池箱的加热继电器，并向充电设备发送加热请求，对电池系统进行加热。可以理解的，该过程电池系统的电芯处于不安全的使用状态，断开电池箱主正继电器防止电池系统进行充放电，以保护电芯不受损害；该过程中只闭合电池箱的加热继电器，用来给电池箱进行加热。

当最低温度大于等于第四温度阈值且小于第一温度阈值，则闭合电池箱主正继电器和电池箱的加热继电器，并向充电设备发送加热请求，对电池系统进行加热。可以理解的是，该温度范围内电芯的温度符合放电的安全要求，因此闭合电池箱主正继电器，以供电池系统可进行放电，用于给负载供电，但此时电池系统不进行充电；闭合电池箱的加热继电器保持加热。

当最低温度大于等于第二温度阈值时，闭合电池箱的主正继电器，断开电池箱的加热继电器，并向充电设备发送充电请求，对电池系统充电，电池系统的加热过程完成。可以理解的是，此时的电池箱温度满足电芯安全的充放电温度，此时，闭合电池箱的主正继电器，以供电池系统的充放电，并关闭电池箱的加热继电器停止电池系统的加热。

优选地，所述电池系统市电加热模式，还包括若BMS检测控制箱的充电继电器未闭合，则闭合控制箱的充电继电器后比较最低温度与第四温度阈值。

具体地，所述加热请求中包括请求加热电流，且加热电流I_h为：

I_h＝I₁×n；

其中，I₁表示单个电池箱的加热电流值，n表示待加热电池箱的个数；所述充电请求中包括请求充电电流，且充电电流I_c为：

I_c＝I₂×n。

其中，I₂表示单个电池箱的充电电流值。

优选地，所述电池系统市电加热模式，还包括：

当电池系统加热到最低温度大于等于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，闭合电池箱的主正继电器和电池箱的加热继电器，并向充电设备发送加热充电请求，对电池系统进行加热和充电。

具体地，所述加热充电请求中包括请求加热充电电流，且加热充电电流I_hc为：

I_hc＝(I₁+I₂)×n。

可以理解的，当电池系统加热到电芯安全使用的温度，电池系统同时进行加热和充电，提高充电效率，提高电池系统设计的有效性和安全性。

实施时，所述电池系统电池自加热模式，具体为：

电池系统进入电池自加热模式后，将最低温度与第三温度阈值进行比较；

若最低温度小于第三温度阈值且持续时间大于等于时间阈值，则断开电池箱的主正继电器，闭合电池箱的加热继电器，向电池系统进行加热。可以理解的，在电池系统最低温度小于第三温度阈值时，电池系统的电芯处于不安全的放电使用状态，断开电池箱的主正继电器防止电池系统进行放电，损害电池系统；只闭合电池箱的加热继电器，用于向电池系统加热；此外，在电池自加热过程中最低温度小于第三温度阈值出现错误的概率较大，且对电池系统的影响较大，因此通过最低温度小于第三温度阈值且持续时间大于等于时间阈值确认最低温度确实保持在第三温度阈值以下，以防止温度检测误差导致的温度不准确，其中，时间阈值可根据实际情况确定。

当最低温度大于等于第三温度阈值且小于第一温度阈值，则闭合电池箱的主正继电器和电池箱的加热继电器，向电池系统进行加热。可以理解的，在最低温度大于等于第三温度阈值且小于第一温度阈值，电池系统的电芯处于安全的放电使用状态，闭合电池箱的主正继电器，以供向负载供电，同时闭合电池箱的加热继电器，保持对电池系统加热。

当最低温度值大于等于第二温度阈值时，闭合电池箱的主正继电器，断开电池箱的加热继电器，完成电池系统的加热过程。可以理解的，最低温度值大于等于第二温度阈值，电池系统中的电芯处于安全的充放电使用状态，后续可对电池系统进行充放电，同时断开电池箱的加热继电器，停止加热。

S4、当最低温度大于等于第二温度阈值，则电池系统的加热过程完成。可以理解的，在电池系统温度满足电芯的安全充放电温度，电池系统的加热过程完成，电池系统可进行充电等常规作业。

实施时，所述控制方法还包括电池系统上电后，BMS检测电池系统的最低温度前，BMS自检是否存在故障，若自检无故障，则进行最低温度检测；否则，BMS持续自检。

优选地，第一温度阈值取0℃，第二温度阈值取5℃，第三温度阈值取-20℃，第四温度阈值取-40℃，时间阈值取6分钟。

优选地，本实施例控制方法还包括BMS在自检无故障后，BMS检测电池系统的最低温度前，通过充电设备与BMS之间传输的握手报文，建立通信连接，具体为：

在BMS自检无故障之后，充电设备控制器向BMS定期发送一次充电设备握手报文CHM(Charger Handshake Message)。

BMS收到CHM报文之后会定期向充电设备控制器发送BMS握手报文BHM(BMSHandshake Message)。其中，充电设备控制器和BMS之间的通信网络一般采用CAN2.0B通信协议。

若BMS与充电设备控制器的握手报文正常接收且正确，则BMS与充电设备握手成功，建立通信连接。其中，充电设备控制器和BMS之间的通信网络一般采用CAN2.0B通信协议。

应该注意的是，在建立通信连接后，BMS和充电设备间还会持续定期发送和接收报文，以监测电池系统的整个加热充电过程中通信保持正常，若不正常则及时反馈给BMS。

更优选地，本实施例中的所述控制方法还包括以下步骤：

BMS基于预设条件持续检测电池系统的最低温度时，同时记录每一电池箱的最低温度；

在进行电池自加热和市电加热过程中，比较每一电池箱最低温度与第二温度阈值；

当该电池箱最低温度大于等于第二温度阈值，则闭合该电池箱的主正继电器，断开该电池箱的加热继电器，完成该电池箱的加热过程。

可以理解的，在加热过程中通过比较每一电池箱最低温度，在该电池箱最低温度满足条件后，关闭该电池箱的加热继电器，能够避免并联的多个电池箱中存在某个电池箱加热时间过长，给电池造成损害，同时也能够节省能源，避免能源的浪费。

与现有技术相比，本发明提供的一种电池系统低温加热的控制方法，通过BMS检测电池系统的最低温度，并根据电池系统的最低温度和是否市电，为电池系统提供了市电加热模式和电池自加热模式，使得电池加热更加及时和彻底，提高了电池系统加热的可靠性，保障电池系统的安全使用；此外，当电池系统加热到合适温度，控制电池系统同时进行加热和充电，提高充电效率，提高电池系统设计的有效性和安全性。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池系统低温加热的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

电池系统上电，BMS检测电池系统的最低温度；

若最低温度小于第一温度阈值，则BMS检测电池系统是否连接市电；

若电池系统连接市电，则电池系统进入市电加热模式；否则进入电池自加热模式；

当最低温度大于等于第二温度阈值，则电池系统的加热过程完成。

2.根据权利要求1所述的电池系统低温加热的控制方法，其特征在于，所述电池系统中包含有若干并联的电池箱和一个控制箱，BMS基于预设条件持续检测电池系统的最低温度，包括以下步骤：

每一电池箱的从板BMS检测电池模组中每一电芯温度，并传送至相应电池箱的二级主控BMS；

二级主控BMS比较每一电芯温度，得到相应电池箱的最低温度，并传送至控制箱的一级主控BMS；

一级主控BMS比较每一电箱的最低温度，得到电池系统的最低温度。

3.根据权利要求2所述的电池系统低温加热的控制方法，其特征在于，所述电池系统市电加热模式，具体为：

电池系统进入市电加热模式后，BMS检测控制箱的充电继电器是否闭合；

若充电继电器闭合，则比较最低温度与第四温度阈值；

当最低温度小于第四温度阈值，则断开电池箱主正继电器，闭合电池箱的加热继电器，并向充电设备发送加热请求，对电池系统进行加热；

当最低温度大于等于第四温度阈值且小于第一温度阈值，则闭合电池箱主正继电器和电池箱的加热继电器，并向充电设备发送加热请求，对电池系统进行加热；

当最低温度大于等于第二温度阈值时，闭合电池箱的主正继电器，断开电池箱的加热继电器，并向充电设备发送充电请求，对电池系统充电，电池系统的加热过程完成。

4.根据权利要求3所述的电池系统低温加热的控制方法，其特征在于，所述电池系统市电加热模式，还包括若BMS检测控制箱的充电继电器未闭合，则闭合控制箱的充电继电器后比较最低温度与第四温度阈值。

5.根据权利要求3所述的电池系统低温加热的控制方法，其特征在于，所述加热请求中包括请求加热电流，且加热电流I_h为：

I_h＝I₁×n；

其中，I₁表示单个电池箱的加热电流值，n表示待加热电池箱的个数；

所述充电请求中包括请求充电电流，且充电电流I_c为：

I_c＝I₂×n。

其中，I₂表示单个电池箱的充电电流值。

6.根据权利要求3或4所述的电池系统低温加热的控制方法，其特征在于，所述电池系统市电加热模式，还包括：

当电池系统加热到最低温度大于等于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，闭合电池箱的主正继电器和电池箱的加热继电器，并向充电设备发送加热充电请求，对电池系统进行加热和充电。

7.根据权利要求6所述的电池系统低温加热的控制方法，其特征在于，所述加热充电请求中包括请求加热充电电流，且加热充电电流I_hc为：

I_hc＝(I₁+I₂)×n。

8.根据权利要求1所述的电池系统低温加热的控制方法，其特征在于，所述电池系统电池自加热模式，具体为：

电池系统进入电池自加热模式后，将最低温度与第三温度阈值进行比较；

若最低温度小于第三温度阈值且持续时间大于等于时间阈值，则断开电池箱的主正继电器，闭合电池箱的加热继电器，对电池系统进行加热；

当最低温度大于等于第三温度阈值且小于第一温度阈值，则闭合电池箱的主正继电器和电池箱的加热继电器，向电池系统进行加热；；

当最低温度值大于等于第二温度阈值时，闭合电池箱的主正继电器，断开电池箱的加热继电器，完成电池系统的加热过程。

9.根据权利要求2所述的电池系统低温加热的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

BMS基于预设条件持续检测电池系统的最低温度时，同时记录每一电池箱的最低温度；

在进行电池自加热和市电加热过程中，比较每一电池箱最低温度与第二温度阈值；

当该电池箱最低温度大于等于第二温度阈值，则闭合该电池箱的主正继电器，断开该电池箱的加热继电器，完成该电池箱的加热过程。

10.根据权利要求1所述的电池系统低温加热的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括电池系统上电后，BMS检测电池系统的最低温度前，BMS自检是否存在故障，若自检无故障，则进行最低温度检测；否则，BMS持续自检。

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