基于低温快充的动力电池热管理参数的确定方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于低温快充的动力电池热管理参数的确定方法及系统，所述确定方法包括：在充电起始时刻，若电池系统的最低温度小于Z1，则根据此时的环境温度、电池系统的最低温度和SOC，查询表得到对应的冷却液进口温度X1和进口流量Y1，将X1、Y1作为发送给整车热管理系统的冷却液进口温度请求值和进口流量请求值；在充电过程中，当电池系统的最低温度大于Z2时，计算冷却液进口温度X2和电池系统温差△T，并确定冷却液进口流量Y2，将X2、Y2作为发送给整车热管理系统的冷却液进口温度请求值和进口流量请求值。本发明能在低温工况下，缩短快充时间，降低快充温差，保证不同起始SOC快充时间逻辑正确。

权利要求

1.一种基于低温快充的动力电池热管理参数的确定方法，其特征在于，包括：步骤一、在充电起始时刻，若电池系统的最低温度小于预设的第一温度阈值Z1，则根据充电起始时刻的环境温度、电池系统的最低温度和SOC，查询温度‑SOC‑冷却液进口温度流量表，得到对应的冷却液进口温度X1和冷却液进口流量Y1，将冷却液进口温度X1作为发送给整车热管理系统的冷却液进口温度请求值，将冷却液进口流量Y1作为发送给整车热管理系统的冷却液进口流量请求值，直至电池系统的最低温度达到预设的第二温度阈值Z2；其中，所述温度‑SOC‑冷却液进口温度流量表为通过标定方式得到且已存储的充电起始时刻的环境温度、电池系统的最低温度、SOC与冷却液进口温度、冷却液进口流量的对应关系表；

该对应关系表中，在充电起始时刻的环境温度相同、电池系统的最低温度相同的情况下，冷却液进口温度、冷却液进口流量随着充电起始时刻的SOC的增加而增加；

步骤二、在充电过程中，当电池系统的最低温度大于预设的第二温度阈值Z2时，利用公式：X2=（Tmin+Tmax）/2，计算冷却液进口温度X2，利用公式：△T= Tmax ‑Tmin，计算电池系统温差△T，并确定随着电池系统温差△T增加而增加的冷却液进口流量Y2，将冷却液进口温度X2作为发送给整车热管理系统的冷却液进口温度请求值，将冷却液进口流量Y2作为发送给整车热管理系统的冷却液进口流量请求值，直至电池系统的最高温度达到预设的第三温度阈值Z3；其中，Tmin为当前电池系统的最低温度，Tmax为当前电池系统的最高温度。

2.根据权利要求1所述的基于低温快充的动力电池热管理参数的确定方法，其特征在于，还包括：

步骤三、在充电过程中，当电池系统的最高温度大于预设的第三温度阈值Z3时，将当前的环境温度X4作为发送给整车热管理系统的冷却液进口温度范围的下限请求值，将预设的冷却液进口温度X3作为发送给整车热管理系统的冷却液进口温度范围的上限请求值，将预设的冷却液进口流量Y3作为发送给整车热管理系统的冷却液进口流量请求值，直至充电完成。

3.一种基于低温快充的动力电池热管理参数的确定系统，包括电池管理系统，其特征在于：所述电池管理系统被编程以便执行如权利要求1或2所述的确定方法。

说明书

基于低温快充的动力电池热管理参数的确定方法及系统

技术领域

[0001] 本发明属于电动汽车的动力电池热管理控制领域，具体涉及一种基于低温快充的动力电池热管理参数的确定方法及系统。

背景技术

[0002] 新能源汽车以纯电动汽车为主要技术路线，其电池主要以三元锂电池或磷酸铁锂电池为主，这两种电池在低温情况下都会出现低温快充时间过长、充电过程温差过大、不同
起止SOC快充时间的逻辑错误等问题。

[0003] 目前的动力电池热管理参数（包括冷却液进口温度和冷却液进口流量）的确定策略为：在动力电池充电的各个阶段采用保持冷却液进口温度和冷却液进口流量不变的方式
来进行设计，或者在动力电池充电的某个阶段单纯的增加或减少冷却液进口温度和冷却液
进口流量，其只能阶段性的减少充电时间和电池系统温差，很难保证在整个充电过程中的
充电时间和电池系统温差的减少。这些动力电池热管理参数的确定策略主要存在如下问
题：

[0004] （1）较低的冷却液进口水温会导致电池系统的温升速率降低，延长充电时间，较高的冷却液进口水温会引起电池系统不必要的消耗，导致整车能耗增加，严重影响用户使用
体验；（2）在低温环境下，车辆从显示的较低起始SOC开始充电至充满（即SOC到达100%）时消
耗的时间，比从显示的较高起始SOC开始充电至充满（即SOC到达100%）时消耗的时间更短，
严重影响用户的使用体验；（3）当动力电池内电池模组加热温差较大时，会导致因局部温度
过低引发BMS（即电池管理系统）对电池系统的充电功率限制，延长充电时间，并且长时间的
温差问题，还会导致电池模组局部容量衰减快，从而引发整包容量衰减快，给客户造成严重
经济损失。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种基于低温快充的动力电池热管理参数的确定方法及系统，以在低温工况下，缩短快充时间，降低快充温差，保证不同起始SOC快充时间逻辑正确。

[0006] 本发明所述的基于低温快充的动力电池热管理参数的确定方法，包括：

[0007] 步骤一、在充电起始时刻，若电池系统的最低温度小于预设的第一温度阈值Z1，则根据充电起始时刻的环境温度、电池系统的最低温度和SOC，查询温度‑SOC‑冷却液进口温
度流量表，得到对应的冷却液进口温度X1和冷却液进口流量Y1，将冷却液进口温度X1作为
发送给整车热管理系统的冷却液进口温度请求值，将冷却液进口流量Y1作为发送给整车热
管理系统的冷却液进口流量请求值，直至电池系统的最低温度达到预设的第二温度阈值
Z2。其中，所述温度‑SOC‑冷却液进口温度流量表为通过标定方式得到且已存储的充电起始
时刻的环境温度、充电起始时刻的电池系统的最低温度、充电起始时刻的SOC与冷却液进口
温度、冷却液进口流量的对应关系表；该对应关系表中，在充电起始时刻的环境温度相同、
充电起始时刻的电池系统的最低温度相同的情况下，冷却液进口温度、冷却液进口流量随
着充电起始时刻的SOC的增加而增加。电池系统的最低温度是指动力电池的所有电池模组
温度中的最小值。电池系统的最低温度从小于预设的第一温度阈值Z1上升到预设的第二温
度阈值Z2的过程为升温阶段，在升温阶段，BMS请求整车热管理系统控制冷却液进口温度为
X1，控制冷却液进口流量为Y1，保证了电池系统的最低温度在指定时间内达到预设的第二
温度阈值Z2。

[0008] 步骤二、在充电过程中，当电池系统的最低温度大于预设的第二温度阈值Z2时，利用公式：X2=（Tmin+Tmax）/2，计算冷却液进口温度X2，利用公式：△T= Tmax ‑Tmin，计算电池系
统温差△T，并确定随着电池系统温差△T增加而增加的冷却液进口流量Y2，将冷却液进口
温度X2作为发送给整车热管理系统的冷却液进口温度请求值，将冷却液进口流量Y2作为发
送给整车热管理系统的冷却液进口流量请求值，直至电池系统的最高温度达到预设的第三
温度阈值Z3；其中，Tmin为当前电池系统的最低温度，Tmax为当前电池系统的最高温度。电池
系统的最高温度是指动力电池的所有电池模组温度中的最大值。当电池系统的最低温度达
到预设的第二温度阈值Z2时，电池结束升温阶段，此后进入快充阶段，BMS请求整车热管理
系统控制冷却液进口温度为X2，控制冷却液进口流量为Y2，保证了电池系统温度一直维持
在快充区间，此时电池充电电流较大，电池系统温度上升较快。

[0009] 优选的，上述动力电池热管理参数的确定方法还包括：

[0010] 步骤三、在充电过程中，当电池系统的最高温度大于预设的第三温度阈值Z3时，将当前的环境温度X4作为发送给整车热管理系统的冷却液进口温度范围的下限请求值，将预
设的冷却液进口温度X3作为发送给整车热管理系统的冷却液进口温度范围的上限请求值，
将预设的冷却液进口流量Y3作为发送给整车热管理系统的冷却液进口流量请求值，直至充
电完成。当电池系统的最高温度达到预设的第三温度阈值Z3时，电池结束快充阶段，此后进
入均温阶段，BMS请求整车热管理系统控制冷却液进口温度维持在当前环境温度X4与预设
的冷却液进口温度X3之间，控制冷却液进口流量为Y3，保证了整车热管理系统低能耗循环
工作（冷却液保持循环流动），此时电池充电电流较小，电池系统温度上升较慢，直至充电完
成后结束。

[0011] 本发明所述的基于低温快充的动力电池热管理参数的确定系统，包括电池管理系统（即BMS），所述电池管理系统被编程以便执行上述动力电池热管理参数的确定方法。

[0012] 本发明具有如下效果：

[0013] （1）在升温阶段，冷却液进口温度保持X1，冷却液进口流量保持Y1，且在充电起始时刻的环境温度相同、电池系统的最低温度相同的情况下，X1和Y1随着充电起始时刻的SOC
的增加而增加；从而使车辆从较高起始SOC开始充电至充满时消耗的时间比从较低起始SOC
开始充电至充满时消耗的时间更短，符合用户的认知，保证了不同起始SOC快充时间逻辑正
确。

[0014] （2）随着充电起始时刻的SOC增加而提升冷却液进口温度和冷却液进口流量的热管理参数确定策略未明显提高充电过程加热导致的能耗，反而因为加热时长较短，电池热
管理导致的能耗降低了。

[0015] （3）在快充阶段，根据电池系统的最低温度和最高温度确定冷却液进口温度请求值和冷却液进口流量请求值，保证了电池系统温度一直维持在快充区间，电池系统温度上
升较快，避免了出现因电池系统温差过大导致充电功率限制，充电时间延长，容量衰减过快
的问题。

[0016] （4）在均温阶段保持冷却液循环对改善电池温度一致性作用明显，此阶段的充电过程中，保持冷却液循环的电池系统温差比直接关闭冷却液循环的电池系统温差小。

附图说明

[0017] 图1为本实施例中基于低温快充的动力电池热管理参数的确定方法流程图。

具体实施方式

[0018] 如图1所示，本实施例中基于低温快充的动力电池热管理参数的确定方法，由电池管理系统（即BMS）执行，该确定方法包括：

[0019] 第一步、判断充电起始时刻的电池系统的最低温度是否小于预设的第一温度阈值Z1，如果是，则执行第二步，否则结束。

[0020] 第二步、根据充电起始时刻的环境温度、充电起始时刻的电池系统的最低温度和充电起始时刻的SOC，查询温度‑SOC‑冷却液进口温度流量表，得到对应的冷却液进口温度
X1和冷却液进口流量Y1，然后执行第三步。其中，温度‑SOC‑冷却液进口温度流量表为通过
标定方式得到且已存储的充电起始时刻的环境温度、充电起始时刻的电池系统的最低温
度、充电起始时刻的SOC与冷却液进口温度、冷却液进口流量的对应关系表。该对应关系表
中，在充电起始时刻的环境温度相同、充电起始时刻的电池系统的最低温度相同的情况下，
冷却液进口温度、冷却液进口流量随着充电起始时刻的SOC的增加而增加。该对应关系表中
的冷却液进口温度、冷却液进口流量能保证电池系统的最低温度在指定时间内达到预设的
第二温度阈值Z2。温度‑SOC‑冷却液进口温度流量表的标定方式属于现有技术。

[0021] 第三步、将冷却液进口温度X1作为发送给整车热管理系统的冷却液进口温度请求值，将冷却液进口流量Y1作为发送给整车热管理系统的冷却液进口流量请求值，然后执行
第四步。

[0022] 第四步、判断电池系统的最低温度是否大于预设的第二温度阈值Z2，如果是，则执行第五步，否则返回执行第三步。其中，预设的第二温度阈值Z2大于预设的第一温度阈值
Z1。

[0023] 第五步、利用公式：X2=（Tmin+Tmax）/2，计算冷却液进口温度X2，利用公式：△T= Tmax ‑Tmin，计算电池系统温差△T，并确定随着电池系统温差△T增加而增加的冷却液进口流量
Y2，然后执行第六步；其中，Tmin为当前电池系统的最低温度，Tmax为当前电池系统的最高温
度。

[0024] 第六步、将冷却液进口温度X2作为发送给整车热管理系统的冷却液进口温度请求值，将冷却液进口流量Y2作为发送给整车热管理系统的冷却液进口流量请求值，然后执行
第七步。

[0025] 第七步、判断电池系统的最高温度是否大于预设的第三温度阈值Z3，如果是，则执行第八步，否则返回执行第五步。其中，预设的第三温度阈值Z3大于预设的第二温度阈值
Z2。

[0026] 第八步、判断当前时刻的SOC是否达到充电目标SOC，如果是，则结束（表示充电完成），否则执行第九步。

[0027] 第九步、将当前的环境温度X4作为发送给整车热管理系统的冷却液进口温度范围的下限请求值，将预设的冷却液进口温度X3作为发送给整车热管理系统的冷却液进口温度
范围的上限请求值，将预设的冷却液进口流量Y3作为发送给整车热管理系统的冷却液进口
流量请求值，然后返回执行第八步。

[0028] 本实施例还提供一种基于低温快充的动力电池热管理参数的确定系统，包括电池管理系统，电池管理系统被编程为执行上述动力电池热管理参数的确定方法。