一种基于电池健康状态的电池加热方法技术

一种基于电池健康状态的电池加热方法，属于电池加热技术领域。本发明专利技术是为了解决低温下电池充电和使用时，存在无法对电池均匀加热，或在加热过程中由于忽视了电池充电内阻与放电内阻之间的差异，并且没有考虑到电池健康状态对电池性能的影响，从而导致电池低温加热脉冲幅值选取和控制不当，加速电池衰老的问题。本发明专利技术通过对电池施加交流脉冲电流，利用电池内阻产生的热量对电池进行内部加热，在加热过程中将电池内阻细化地分为充电内阻和放电内阻，以某一恒定的极化电压为限制条件，考虑电池健康状态对电池性能的影响，增加了电池低温加热脉冲幅值选取和控制的精确性，有效抑制了电池的加热过程对电池衰老的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池加热方法，具体涉及一种基于电池健康状态的电池加热方法，属于电动汽车电池低温加热

技术介绍
锂离子电池以其比功率高、能量密度大、自放电率低和贮藏时间长等优点，正逐步取代其他电池成为主要的动力电池。虽然锂离子电池有很多优点，但是在低温下，锂离子电池的充放电性能仍存在较大问题，例如：各种活性物质活跃性降低，电芯电极的反应率低，石墨负极锂离子电池内部各类阻抗大幅增加，电池可用容量减少，输出功率明显下降，这对电动汽车的使用性能影响较大。目前针对电池的低温使用问题，相关技术的一种做法是：利用宽带金属膜等外部加热的方法对电池进行加热，使电池温度上升后对电池进行使用或直流充电。但这种方法无法对电池均匀加热，会给电池组的均衡造成较大麻烦。相关技术的另一种做法是利用正弦交流电对电池进行充放电，利用电池低温时内阻产生的热量对电池进行内部加热，但是在选取和控制脉冲电流幅值时，忽视了电池充电内阻和放电内阻之间的差异，并且没有考虑到电池健康状态对电池性能的影响，使得电池加热时的交流脉冲幅值选取和控制不当，从而加速了电池在加热过程中的衰退。
技术实现思路
在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。鉴于此，本专利技术是为了解决低温下电池充电和使用时，存在无法对电池均匀加热，或在加热过程中由于忽视了电池充电内阻和放电内阻之间的差异，并且没有考虑到电池健康状态对电池性能的影响，从而导致电池低温加热脉冲幅值选取和控制不当，加速电池衰老的问题，提出了一种基于电池健康状态的电池加热方法。本专利技术所采取的方案为：一种基于电池健康状态的电池加热方法，具体步骤为：步骤一，确定电池当前的健康状态，执行步骤二；步骤二，采集电池荷电状态和电池温度的信息，执行步骤三；步骤三，判断电池温度T是否低于温度下限，若是执行步骤四，否则执行步骤十一；步骤四，根据电池温度和荷电状态，在预先制定的对照表中查询相应的充电内阻和放电内阻，执行步骤五；步骤五，根据电池健康状态，充、放电内阻，按照电池低温加热脉冲幅值选取依据，分别计算出充电脉冲幅值和放电脉冲幅值，执行步骤六；步骤六，根据计算出的充电脉冲幅值和放电脉冲幅值，以及预先设定的脉冲频率，对电池施加充放电脉冲，利用电池内阻产生的热量对电池进行内部加热，执行步骤七；步骤七，电池温度检测并记为T1，执行步骤八；步骤八，判断电池温度是否上升了n℃，即T1-T是否≥n；若是执行步骤九，否则执行步骤六；步骤九，判断电池温度是否达到目标温度，即T1是否≥目标温度；若是执行步骤十一，否则执行步骤十；步骤十，计算电池温度从T到T1变化区间内的电池荷电状态改变量，重新获得电池荷电状态，并令电池温度T＝T1，执行步骤四；步骤十一，停止脉冲电流充放电对电池加热，电动汽车正常运行，执行步骤一。进一步地：步骤一中，控制单元通过八个影响因素来确定电池的健康状态，八个影响因素分别为：累计循环次数N；累计使用时长t；累计安时吞吐量Q；电池内阻R；实际容量C；容量增量值|ΔQ/ΔV|aver；标准放电状态下电池电压平台期的电压值V；标准充电状态下恒流充入电量与恒压充入电量的比值QCC/QCV；其中，当一个充放电循环超过3分钟时，循环次数才会进行累计。进一步地：所述八个影响因素的计算公式分别为：其中Nr为额定累计循环次数；其中tr为额定累计使用时长；其中Qr为额定累计安时吞吐量；其中R0与Rf为参考内阻；其中Cr为额定容量；其中Z0与Zf为参考容量增量值；其中V0与Vf为参考平台电压值；其中G0和Gf为参考值。进一步地：每一个影响因素都有相应的权重θi，最终电池健康状态的表达式为：SOH＝θ1SOH1+θ2SOH2+θ3SOH3+θ4SOH4+θ5SOH5+θ6SOH6+θ7SOH7+θ8SOH8。进一步地：影响因素都有相应的权重θi满足下列表达式：θ1+θ2+θ3+θ4+θ5+θ6+θ7+θ8＝1；θ1:θ2:θ3:θ4:θ5:θ6:θ7:θ8＝1:1:2:1:2:1:1:1。进一步地：确定电池健康状态的八个影响因素，在每次电池低温加热前，控制单元对SOH1～SOH4的值刷新一次；每隔Y天，控制单元对SOH5～SOH8的值刷新一次；其中Y的取值范围为20～40。进一步地：将电池内阻分为充电内阻和放电内阻，预先测得不同电池温度和荷电状态时的充电内阻和放电内阻并储存在控制单元中的电池内阻查询表中，便于在加热过程中实时检测并分别计算出电池不同电池温度和荷电状态时的充电脉冲幅值Ichar与放电脉冲幅值Idischar。进一步地：设定某一恒定极化电压值Vp，极化电压值Vp的取值范围为0.1～0.4V，由于电池电阻Req随电池温度和荷电状态的改变而变化，根据I＝Vp/Req，并考虑电池健康状态对电池性能的影响，最终电池低温加热脉冲幅值选取依据为：充电脉冲幅值：Ichar＝f(SOH,Vp/Req-char)；放电脉冲幅值：Idischar＝f(SOH,Vp/Req-dischar)。进一步地：步骤二中的采集荷电状态是通过安时积分法与卡尔曼滤波相结合的方法得到的SOC0，而步骤十中的电池荷电状态，是通过SOC1＝SOC0-ΔSOC得到的，其中式中t为电池温度从T到T1变化区间内消耗的时间。进一步地：在电池低温加热过程中，充放电脉冲的频率是恒定的，其取值范围为10Hz～1000Hz；充电脉冲幅值和放电脉冲幅值是不断变化的，即电池温度每上升n℃，控制单元重新计算充电脉冲幅值和放电脉冲幅值；其中，n的取值范围为1～3。本专利技术所达到的效果为：本专利技术通过对电池施加交流脉冲电流，利用电池内阻产生的热量对电池进行内部加热，在加热过程中将电池内阻细化地分为充电内阻和放电内阻，以某一恒定的极化电压为限制条件，充分考虑电池健康状态对电池性能的影响，使电池低温加热脉冲幅值在加热过程中随着电池内阻的变化而变化，增加了电池低温加热脉冲幅值选取和控制的精确性，将电池极化作用对电池衰老的影响控制在较小范围内，有效抑制了电池的加热过程对电池衰老的影响。附图说明图1为本专利技术的一种基于电池健康状态的电池加热方法的流程图。具体实施方式为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本专利技术公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在申请文件中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。本实施例的一种基于电池健康状态的电池加热方法，包括以下步骤：步骤一，确定电池当前的健康状态，执行步骤二；步骤二，采集电池荷电状态和电池温度的信息，执本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电池健康状态的电池加热方法，其特征在于：具体步骤为：步骤一，确定电池当前的健康状态，执行步骤二；步骤二，采集电池荷电状态和电池温度的信息，执行步骤三；步骤三，判断电池温度T是否低于温度下限，若是执行步骤四，否则执行步骤十一；步骤四，根据电池温度T和荷电状态，在预先制定的对照表中查询相应的充电内阻和放电内阻，执行步骤五；步骤五，根据电池健康状态，充、放电内阻，按照电池低温加热脉冲幅值选取依据，分别计算出充电脉冲幅值和放电脉冲幅值，执行步骤六；步骤六，根据计算出的充电脉冲幅值和放电脉冲幅值，以及预先设定的脉冲频率，对电池施加充放电脉冲，利用电池内阻产生的热量对电池进行内部加热，执行步骤七；步骤七，电池温度检测并记为T1，执行步骤八；步骤八，判断电池温度是否上升了n℃，即T1‑T是否≥n；若是执行步骤九，否则执行步骤六；步骤九，判断电池温度是否达到目标温度，即T1是否≥目标温度；若是执行步骤十一，否则执行步骤十；步骤十，计算电池温度从T到T1变化区间内的电池荷电状态改变量，重新获得电池荷电状态，并令电池温度T＝T1，执行步骤四；步骤十一，停止脉冲电流充放电对电池加热，电动汽车正常运行，执行步骤一。...

【技术特征摘要】
1.一种基于电池健康状态的电池加热方法，其特征在于：具体步骤为：步骤一，确定电池当前的健康状态，执行步骤二；步骤二，采集电池荷电状态和电池温度的信息，执行步骤三；步骤三，判断电池温度T是否低于温度下限，若是执行步骤四，否则执行步骤十一；步骤四，根据电池温度T和荷电状态，在预先制定的对照表中查询相应的充电内阻和放电内阻，执行步骤五；步骤五，根据电池健康状态，充、放电内阻，按照电池低温加热脉冲幅值选取依据，分别计算出充电脉冲幅值和放电脉冲幅值，执行步骤六；步骤六，根据计算出的充电脉冲幅值和放电脉冲幅值，以及预先设定的脉冲频率，对电池施加充放电脉冲，利用电池内阻产生的热量对电池进行内部加热，执行步骤七；步骤七，电池温度检测并记为T1，执行步骤八；步骤八，判断电池温度是否上升了n℃，即T1-T是否≥n；若是执行步骤九，否则执行步骤六；步骤九，判断电池温度是否达到目标温度，即T1是否≥目标温度；若是执行步骤十一，否则执行步骤十；步骤十，计算电池温度从T到T1变化区间内的电池荷电状态改变量，重新获得电池荷电状态，并令电池温度T＝T1，执行步骤四；步骤十一，停止脉冲电流充放电对电池加热，电动汽车正常运行，执行步骤一。2.根据权利要求1所述的一种基于电池健康状态的电池加热方法，其特征在于：步骤一中，控制单元通过八个影响因素来确定电池的健康状态，八个影响因素分别为：累计循环次数N；累计使用时长t；累计安时吞吐量Q；电池内阻R；实际容量C；容量增量值|△Q/△V|aver；标准放电状态下电池电压平台期的电压值V；标准充电状态下恒流充入电量与恒压充入电量的比值QCC/QCV；其中，当一个充放电循环超过3分钟时，循环次数才会进行累计。3.根据权利要求2所述的一种基于电池健康状态的电池加热方法，其特征在于：所述八个影响因素的计算公式分别为：其中Nr为额定累计循环次数；其中tr为额定累计使用时长；其中Qr为额定累计安时吞吐量；其中R0与Rf为参考内阻；其中Cr为额定容量；其中Z0与Zf为参考容量增量值；其中V0与Vf为参考平台电压值；其中G0和Gf为参考值。4.根据权利要求3所述的一种基于电池健康状态的电池加热方法，其特征在于：每一个影响因素都有相应的权重θi，最终电池健康状态的表达式为：SOH＝θ1SOH1+θ2SOH2+...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓刚，陈喆，周美兰，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23