电动汽车动力电池低温加热方法、系统、汽车及存储介质转让专利
申请号 : CN202010613791.0
文献号 : CN112706656B
文献日 : 2021-12-07
发明人 : 凌和平 , 熊永 , 闫磊 , 宋淦 , 平朗
申请人 : 比亚迪股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种电动汽车动力电池低温加热方法,其特征在于,包括:获取动力电池组中各单节电池的实时温度,将各所述单节电池的实时温度的最小值记录为所述动力电池组的第一最低温度,在所述第一最低温度小于第一温度阈值时,将所述动力电池组切换至自加热模式;
根据所述第一最低温度获取包含初始充放电幅值的初始加热参数,根据所述初始加热参数生成第一加热信号,以令所述动力电池组通过所述第一加热信号进行自加热;
获取所述动力电池组进行自加热之后的第二最低温度以及充放电峰值电压,并自预设截止电压表中查询与所述第二最低温度关联的充放电截止电压;
根据所述充放电截止电压和所述充放电峰值电压调整所述初始充放电幅值;
根据调整后的所述初始充放电幅值将第一加热信号调整为第二加热信号,以令所述动力电池组通过所述第二加热信号进行自加热。
2.如权利要求1所述的电动汽车动力电池低温加热方法,其特征在于,所述获取所述动力电池组进行自加热之后的第二最低温度以及充放电峰值电压,并自预设截止电压表中查询与所述第二最低温度关联的充放电截止电压,包括:获取所述动力电池组进行自加热之后的第二最低温度以及第一SOC值;
在所述第二最低温度未达到第二温度阈值,且所述第一SOC值大于预设荷电阈值时,获取所述动力电池组进行自加热之后的充放电峰值电压,并自预设截止电压表中查询与所述第二最低温度关联的充放电截止电压;
在所述第二最低温度达到第二温度阈值,和/或所述第一SOC值小于或等于所述预设荷电阈值时,控制所述动力电池组退出所述自加热模式。
3.如权利要求1所述的电动汽车动力电池低温加热方法,其特征在于,所述根据调整后的所述初始充放电幅值将第一加热信号调整为第二加热信号,以令所述动力电池组通过所述第二加热信号进行自加热之后,还包括:获取所述动力电池组进行自加热之后的第三最低温度以及第二SOC值;
在所述第三最低温度达到第二温度阈值,和/或所述第二SOC值小于或等于预设荷电阈值时,控制所述动力电池组退出所述自加热模式。
4.如权利要求1所述的电动汽车动力电池低温加热方法,其特征在于,所述初始充放电幅值包括初始充电幅值和初始放电幅值;所述充放电截止电压包括充电截止电压和放电截止电压;所述充放电峰值电压包括充电峰值电压和放电峰值电压;
所述根据所述充放电截止电压和所述充放电峰值电压调整所述初始充放电幅值,包括:
将获取的所述充电截止电压与所述充电峰值电压之间的差值记录为充电差值,并将获取的所述放电峰值电压与所述放电截止电压之间的差值记录为放电差值;
根据所述充电差值与第一预设差值,调整所述初始充电幅值,并根据所述放电差值与第二预设差值,调整所述初始放电幅值。
5.如权利要求4所述的电动汽车动力电池低温加热方法,其特征在于,所述根据所述充电差值与第一预设差值,调整所述初始充电幅值,包括:在所述充电差值大于或等于所述第一预设差值时,根据所述第一预设差值以及第一预设增大速率增大所述初始充电幅值;
所述根据所述放电差值与第二预设差值,调整所述初始放电幅值,包括:在所述放电差值大于或等于所述第二预设差值时,根据第二增大速率增大所述初始放电幅值。
6.如权利要求5所述的电动汽车动力电池低温加热方法,其特征在于,所述根据所述充放电截止电压和所述充放电峰值电压调整所述初始充放电幅值,包括:在所述充电差值大于或等于所述第一预设差值,和/或所述放电差值大于或等于所述第二预设差值时,根据增大后的所述初始充电幅值和/或增大后的所述初始放电幅值,调整所述初始充放电幅值。
7.如权利要求1所述的电动汽车动力电池低温加热方法,其特征在于,所述初始加热参数还包括初始目标频率;
所述根据初始加热参数生成第一加热信号之前,还包括:获取预设的目标频率列表;所述目标频率列表中包括各温度范围以及与其关联的目标频率;
将自所述目标频率列表中获取与所述第一最低温度关联的目标频率记录为所述初始目标频率。
8.一种电动汽车动力电池低温加热系统,其特征在于,包括用于执行权利要求1至7任一项所述的电动汽车动力电池低温加热方法的控制器。
9.一种汽车,其特征在于,包括如权利要求8所述的电动汽车动力电池低温加热系统。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述电动汽车动力电池低温加热方法。
说明书 :
电动汽车动力电池低温加热方法、系统、汽车及存储介质
技术领域
背景技术
能容易受到环境温度的影响。例如,在动力电池组中各单节电池处于如零下20℃的低温环
境时,该单节电池的性能会较常温下会产生较大程度的降低。
在于需要增加外部热源以及热介质的传递管路,因此成本较高,且从外部热源传至动力电
池组的能量转换效率较低;内部自加热方法通常是利用动力电池组中各单节电池的电池内
阻的欧姆热效应提升电池温度,但是该内部自加热方法的不足之处在于,在通过交变电流
进行动力电池组自加热的整个过程中,动力电池组无法快速、均匀地升温。
发明内容
所述动力电池组切换至自加热模式;
行自加热过程中,随着动力电池组的温度上升,根据检测到的动力电池组中各单节电池的
实时温度的最小值,调整对动力电池组施加的加热信号,以在动力电池组的温度属于不同
的温度范围时,对动力电池组施加最优的加热信号;具体地,调整加热信号的方法主要通过
调整初始充放电幅值来实现,使得动力电池组处于不同的温度范围(如大于第一温度阈值
的范围,或者后文中提及的第二温度阈值)内时,可以通过调整充电电流幅值和/或放电电
流幅值的方式,调整用于对动力电池组进行自加热的加热信号,进而保证动力电池组以与
不同温度范围对应的加热信号实现整个自加热过程,在保证动力电池组均匀升温的同时,
提高了动力电池组的加热速率。
附图说明
例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图
获得其他的附图。
具体实施方式
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他实施
例,都属于本发明保护的范围。
电池组切换至自加热模式。
度。第一温度阈值可以根据需求设定,在动力电池组中各单节电池的实时温度的最小值小
于第一温度阈值时,认为动力电池组不能正常工作(也即,在动力电池组中各单节电池的实
时温度对应的第一最低温度小于第一温度阈值时,表明该单节电池在该第一最低温度对应
的温度下的性能会比常温下低,即表征需要对动力电池组进行自加热),示例性地,第一温
度阈值包括但不限于为‑20℃、‑15℃等。
第一最低温度小于第一温度阈值时被自动触发。具体地,若第一温度阈值为‑20℃,由于在
如‑20℃的低温环境下,动力电池组中各单节电池的性能比在常温环境时降低30%至50%
甚至性能降低更多;因此,在获取动力电池组各单节电池的实时温度过程中,若任意一个时
刻的动力电池组中各单节电池的实时温度对应的第一最低温度小于第一温度阈值‑20℃,
如动力电池组中各单节电池的实时温度对应的第一最低温度为‑21℃,此时,则切换至动力
电池组的自加热模式。
(也即初始充电电流幅值)以及初始放电幅值(也即初始放电电流幅值)。在该实施例中,第
一加热信号可以为交流激励信号,在对动力电池组施加第一加热信号后,可以控制动力电
池组在初始目标频率下交替处于充电状态和放电状态,从而提高动力电池组内部热量,令
动力电池组实现自加热,进而提高动力电池组的第一最低温度。
联的初始充电幅值以及初始放电幅值,并将初始目标频率、初始充电幅值以及初始放电幅
值记录为初始加热参数;根据该初始加热参数生成第一加热信号,并对动力电池组施加第
一加热信号,以令动力电池组在初始目标频率下交替处于充电状态和放电状态,从而提高
动力电池组内部热量,使得动力电池组实现自加热,进而提高动力电池组的第一最低温度。
先对动力电池组进行幅值测试得到。
峰值电压,充电峰值电压指的是动力电池组在充电周期内电压达到的最高值,放电峰值电
压指的是动力电池组在放电周期内电压达到的最高值。预设截止电压表包括一定温度范围
内动力电池组中各单节电池的实时温度最小值对应的充放电截止电压。充放电截止电压指
的是动力电池组最大允许的恒流充放电电压,该充放电截止电压包括充电截止电压和放电
截止电压,在动力电池组在充电周期内的峰值电压(也即电压的最高值)超过充电截止电
压,和/或动力电池组在放电周期内的峰值电压超过放电截止电压时,可能导致动力电池组
出现不可逆的损伤。
并获取在自加热过程中,动力电池组在充电周期内的充电峰值电压以及在放电周期内的放
电峰值电压,也即充放电峰值电压;并根据预设截止电压表,查询与该第二最低温度关联的
充放电截止电压。其中,可以在开始对动力电池组进行自加热后的任意一个时间点,获取动
力电池组进行自加热之后各单节电池第二最低温度;进一步地,也即在对动力电池组进行
自加热的过程中,可以实时监测动力电池组中各单节电池的第二最低温度。
该充放电截止电压以及充放电峰值电压调整初始充放电幅值。
伤),因此可以按照一定速率逐渐增大初始充电幅值,直至充电截止电压与充电峰值电压之
间的差值小于或等于第一预设差值(在某些情况下,可以直至充电截止电压与充电峰值电
压之间的差值小于第一预设差值,但为了保证动力电池组的安全性,需避免充电峰值电压
达到充电截止电压),停止增大初始充电幅值。
第二预设差值时,停止增大初始放电幅值。
加热信号是根据包含初始充放电幅值的初始加热参数生成的,调整初始充放电幅值相当于
调整第一加热信号,进而令动力电池组通过第二加热信号进行自加热。
信号,将第一加热信号替换成第二加热信号,进而令动力电池组通过第二加热信号进行自
加热。
根据检测到的动力电池组中各单节电池的实时温度的最小值,调整对动力电池组施加的加
热信号,以在动力电池组的温度属于不同的温度范围时,对动力电池组施加最优的加热信
号;具体地,调整加热信号的方法主要通过调整初始充放电幅值来实现,使得动力电池组处
于不同的温度范围(如大于第一温度阈值的范围,或者后文中提及的第二温度阈值)内时,
可以通过增大充电电流幅值和/或放电电流幅值进行自加热,进而保证动力电池组以与不
同温度范围内的初始充放电幅值实现整个自加热过程,进而在保证动力电池组均匀升温的
同时,提高了动力电池组的加热速率。
电截止电压,包括:
低温度关联的充放电截止电压。
汽车行驶速度、汽车行驶距离等)确定,也即,预设荷电阈值为可以保证车辆在该行驶参数
下正常行驶所需的SOC值。
温度未达到第二温度阈值时,表征动力电池组的第二最低温度尚未达到目标温度,则需进
一步对动力电池组进行自加热;但是在通过第一加热信号对动力电池组进行自加热过程
中,动力电池组的SOC(StateOf Charge,电池荷电状态)值可能会逐渐降低,为了保证行车
过程中所需的SOC值,则此时应获取动力电池组进行自加热之后的第一SOC值,进而判断第
一SOC值是否大于预设荷电阈值;在第二最低温度未达到第二温度阈值,且第一SOC值大于
预设荷电阈值时,获取动力电池组进行自加热之后的充放电峰值电压,并自预设截止电压
表中查询与第二最低温度关联的充放电截止电压,根据充放电截止电压和充放电峰值电压
调整初始充放电幅值,并根据调整后的初始充放电幅值将第一加热信号调整为第二加热信
号,以令动力电池组通过第二加热信号进行自加热,使得动力电池组的各单节电池的实时
温度的最小值达到第二温度阈值。
继续满足同时用车和对动力电池组进行加热,也即该动力电池的第一SOC值需要用于汽车
行驶,若此时继续对动力电池组进行自加热,则无法令汽车行驶至用户想要抵达的目标位
置。
动力电池组进行自加热且动力电池组的第二最低温度达到第二温度阈值,此时不需要进一
步对动力电池组进行自加热,进而控制动力电池组退出自加热模式。
的SOC值。
还包括:
单节电池的实时温度,并将动力电池组中各单节电池的实时温度的最小值记录为第三最低
温度,进而确定第三最低温度是否达到第二温度阈值,在第三最低温度达到第二温度阈值
时,控制动力电池组退出自加热模式;在本实施例中,在动力电池组的第二SOC值小于或等
于预设荷电阈值时,表征第二SOC值无法同时满足行车以及对动力电池组进行自加热,故此
时应首先满足行车需求,此时亦会控制动力电池组退出自加热模式。也即,在第三最低温度
达到第二温度阈值,和/或所述第二SOC值小于或等于预设荷电阈值时,均控制动力电池组
退出自加热模式。
的充放电截止电压;根据该与第三最低温度关联的充放电截止电压和充放电峰值电压,再
次调整初始充放电幅值;根据再次调整后的初始充放电幅值将第二加热信号调整为第三加
热信号,以令动力电池组通过第三加热信号进行自加热。
放电峰值电压。
电压与充电峰值电压之间的差值记录为充电差值,并将放电峰值电压与放电截止电压之间
的差值记录为放电差值。
力电池组在充电周期内的充电峰值电压远小于充电截止电压,此时可以通过增大充电周期
内的充电电流幅值来增大充电峰值电压,以加快对动力电池组的自加热过程;将获取的放
电峰值电压与放电截止电压之间的差值记录为放电差值之后,将放电差值与第二预设差值
进行比较,在放电差值大于或等于第二预设差值时,表征动力电池组在放电周期内的放电
峰值电压的绝对值远小于放电截止电压的绝对值,此时可以通过增大放电周期内的放电电
流幅值来增大放电峰值电压的绝对值,以加快对动力电池组的自加热过程。
力电池组在充电周期内的充电峰值电压远小于充电截止电压,此时可以通过增大充电周期
内的充电电流幅值来增大充电峰值电压,以加快对动力电池组的自加热过程。
保证充电峰值电压不会达到或者超过充电截止电压,对动力电池组进行安全性保护的同
时,还可以保证按照当前充电电流幅值可以令动力电池组的中各单节电池的实时温度的最
小值达到第二温度阈值。
力电池组在放电周期内的放电峰值电压的绝对值远小于放电截止电压的绝对值,此时可以
通过增大放电周期内的放电电流幅值来增大放电峰值电压的绝对值,以加快对动力电池组
的自加热过程。
幅值不变,即可在保证放电峰值电压不会达到或者超过放电截止电压,对动力电池组进行
安全性保护的同时,还可以保证按照当前放电电流幅值可以令动力电池组中各单节电池的
实时温度的最小值达到第二温度阈值。
电截止电压变大),在动力电池组的充电差值大于或等于第一预设差值,和/或,放电差值大
于或等于第二预设差值时,若不相应地增大充电电流幅值和/或放电电流幅值,则会导致动
力电池组发热功率减小,进而导致动力电池组中各单节电池的实时温度的最小值不能达到
第二温度阈值,因此为了动力电池组中各单节电池的最小值达到第二温度阈值,且为了实
现快速升温,则在动力电池组中各单节电池的实时温度的最小值增加之后,需要对应增大
充电电流幅值或者放电电流幅值。
占空比来实现。该加热模块即为充放电自加热电路,该充放电自加热电路是指一个可以实
现对动力电池组进行高频率地交替充放电的电路,充放电自加热电路包括但不限于多个储
能元件和多个开关元件。
值,也即当充电差值大于或等于第一预设差值时,表征需要根据增大后的初始充电幅值调
整初始充放电幅值;当放电差值大于或等于第二预设差值时,表征需要根据增大后的初始
放电幅值调整初始充放电幅值;当充电差值大于或等于第一预设差值时,放电差值也大于
或等于第二预设差值,则需要根据增大后的初始充电幅值和增大后的初始放电幅值调整初
始充放电幅值。
值。
标频率的表格,该目标频率列表生成的方法包括理论计算或实验测试。
及实时温度的最小值确定该动力电池组的充放电截止电压(包括充电截止电压以及放电截
止电压);根据该充放电截止电压、第一预设差值以及第二预设差值,确定动力电池组的充
电电压(充电截止电压减去第一预设差值),以及动力电池组的放电电压(放电截止电压加
上第二预设差值),控制与动力电池组连接的加热模块根据充电电压以及放电电压,对动力
电池组施加固定测试频率的电池加热信号(也即充放电交变信号),以提高动力电池组内部
发热量,在动力电池组各单节电池的实时温度的最小值上升到预设阈值(如10℃)后停止对
动力电池组进行自加热,记录此次加热所需要的加热时长(与上述固定测试频率对应)。恢
复动力电池组的SOC值至上述的当前SOC值,并控制动力电池组中各单节电池的实时温度的
最小值恢复至上述低温环境下的环境温度,并按照上述的方法,只需要调整上述固定测试
频率,并记录与该测试频率对应的加热时长。在多次测试之后,将最短加热时长对应的测试
频率记录为该动力电池组在该环境温度下(上述的‑5℃)对应的目标频率。此后,只需要按
照上述方法,调整不同的环境温度,即可得到与一定温度范围内的各温度值对应的目标频
率。需要注意地,在上述测试过程中,应确定不会导致动力电池组析锂的测试频率范围,在
调整固定测试频率的过程中,可以按照测试顺序(可以根据测试频率范围,按照一定测试间
距,如100Hz逐级减小的方式)调整。
组产热功率最大时的目标频率。
定。
数据库。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包
括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据
库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算
机设备的数据库用于存储上述实施例中电动汽车动力电池低温加热方法使用到的数据。该
计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行
时以实现一种电动汽车动力电池低温加热方法。
动力电池低温加热方法。
可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,
本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可
包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM
(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括
随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,
诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强
型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM
(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
功能单元、模块完成,即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块,以完成以上
描述的全部或者部分功能。
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,均应
包含在本发明的保护范围之内。