新能源汽车电池及其电池工作模式的控制方法技术

本发明专利技术涉及汽车电池系统控制技术领域，公开了一种新能源汽车电池，包括电池包、功率控制单元和热管理单元，所述热管理单元包括电池冷却子单元和电池加热子单元，所述功率控制单元包括充电模块和电力电子模块，所述电池包连接所述功率控制单元，所述热管理单元分别连接电池包和功率控制单元，所述功率控制单元监控电池包的温度，通过热管理单元调整电池包的工作温度。本发明专利技术还公开了电池工作模式的控制方法。本发明专利技术使新能源汽车上的电池能满足消费者需要的性能范围、可靠性、寿命和成本。

Control method of new energy vehicle battery and battery working mode

The invention relates to the technical field of automotive battery system control, and discloses a new energy automotive battery, comprising a battery pack, a power control unit and a thermal management unit, the thermal management unit comprising a battery cooling electronic unit and a battery heating electronic unit, the power control unit comprising a charging module and a power electronic module, and the thermal management unit. The battery pack is connected with the power control unit, the thermal management unit is connected with the battery pack and the power control unit respectively, the power control unit monitors the temperature of the battery pack and adjusts the working temperature of the battery pack through the thermal management unit. The invention also discloses a control method of the battery working mode. The battery on the new energy vehicle can meet the performance range, reliability, life and cost of consumers.

【技术实现步骤摘要】
新能源汽车电池及其电池工作模式的控制方法
本专利技术涉及汽车电池系统控制
，具体涉及的是一种新能源汽车电池及其电池工作模式的控制方法。
技术介绍
电池已经使用了几十年，为各种不同的电气和电子机械设备供电。早期的电池，称为一次性电池，只是简单地使用，直到耗尽，然后被丢弃。可充电电池能够进行充电，然后再使用，因此与一次性电池相比，它提供了经济、环保和易用性的好处。尽管可充电电池的使用寿命比一次性电池要长得多，但它们的使用寿命并不是无限的。根据电池的类型，可充电电池通常可以在任何地方充电100次(如碱性电池)到1000次(如锂离子电池)到20000倍或更多(如薄膜锂电池)。除了取决于电池化学的类型外，可充电电池可以充电的循环次数取决于其他各种因素：(1)充电速率；(2)充电深度；(3)充电前的放电深度；(4)电池在不使用情况下的存储温度和(5)电池在使用情况下的工作温度。越来越多的可充电电池应用于新能源汽车上。然而纯电动和混动汽车主要工程上的挑战就是需要车上的电池能满足消费者需要的性能范围、可靠性、寿命和成本，现有技术中并没有相关的性能指标。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供一种新能源汽车电池及其电池工作模式的控制方法，使新能源汽车上的电池能满足消费者需要的性能范围、可靠性、寿命和成本。本专利技术采取的技术方案是：一种新能源汽车电池，其特征是，包括电池包、功率控制单元和热管理单元，所述热管理单元包括电池冷却子单元和电池加热子单元，所述功率控制单元包括充电模块和电力电子模块，所述电池包连接所述功率控制单元，所述热管理单元分别连接电池包和功率控制单元，所述功率控制单元监控电池包的温度，通过热管理单元调整电池包的工作温度。进一步，所述充电模块为内部充电机，集成在功率控制单元内部，包括交直流转换模块，所述内部充电机充电功率为5-10KW。进一步，所述充电模块为外部充电桩，所述功率控制单元控制电池包的充电中止电压和充电倍率，所述外部充电桩的充电功率为大于100KW的连续功率。进一步，所述电力电子模块连接汽车电机，所述功率控制单元连接有人机交互接口，人机交互接口对功率控制单元发送指令，所述功率控制单元根据指令控制电池包的充电参数，以及控制电池包输出至汽车电机的功率。进一步，电池包的充电中止电压为4.10V。进一步，电池包工作时的温度为30℃至40℃。进一步，电池包的放电深度小于70％。进一步，所述电池为锂电池或磷酸铁锂电池。进一步，所述人机交互接口包括标准模式、存储模式、最大里程模式和性能模式四种模式选择接口，与功率控制单元交互改变车辆运行和充电状态下的电池工作模式。进一步，在标准模式下，电池包的充电中止荷电状态为70％到95％，电池最高单体中止充电电压为4.10V。进一步，电池包工作时的温度为30℃到35℃，电池包充电时电池温度为20℃到25℃。进一步，在存储模式下，电池包的充电中止荷电状态为30％到70％，电池最高单体中止充电电压为3.80V。进一步，在最大里程模式下，电池包工作时的温度为37℃到40℃，电池包充电时电池温度为15℃到17℃。进一步，电池包的充电中止荷电状态为90％到100％，电池最高单体中止充电电压为4.15V-4.18V。进一步，在性能模式下，电池包的工作和充电温度均为37℃到40℃。进一步，电池包的充电中止荷电状态为90％到100％，电池最高单体中止充电电压为4.15V-4.18V。一种利用如上所述的新能源汽车电池进行电池工作模式的控制方法，其特征是，此工作模式为标准模式，在充电状态时，当电池包荷电状态在70％到95％之间，功率控制单元中止充电，或者电池包的电池单体最高电压达到4.10V时中止充电，充电时热管理单元控制电池包温度范围在20℃到25℃之间；在车辆运行状态时，电池温度范围控制在30℃到35℃之间。一种利用如上所述的新能源汽车电池进行电池工作模式的控制方法，其特征是，此工作模式为存储模式，处于充电状态，当电池包荷电状态在30％到70％之间时,功率控制单元中止对电池包充电，当电池包荷电状态大于70％时，功率控制单元降低电池荷电状态，热管理单元降低电池包的温度。进一步，处于充电状态，当电池包荷电状态在30％到50％之间时,功率控制单元中止对电池包充电。一种利用如上所述的新能源汽车电池进行电池工作模式的控制方法，其特征是，此工作模式为最大里程模式，当车辆在运行状态时，热管理单元控制电池包的温度为37℃到40℃；当车辆在充电状态时，热管理单元控制电池包的温度为15℃到17℃，充电中止荷电状态是90％到100％,最高单体电压为4.15V-4.18V。一种利用如上所述的新能源汽车电池进行电池工作模式的控制方法，其特征是，此工作模式为性能模式，热管理单元控制电池包的温度为37℃到40℃，当在车辆充电时，充电中止荷电状态是90％到100％，电池包的电池单体最高电压为4.15V-4.18V。本专利技术的有益效果是：(1)用户自己优化纯电动汽车和混动汽车的性能，并且在充电状态下有多种模式可选；(2)多种充电或运行模式是通过不同的充电中止电压或荷电状态，以及在不同工况下维持不同的温度范围来实现的，自动调节。附图说明附图1是电池包在不同的电池充电中止电压下，充电次数与电池容量之间的关系曲线图；附图2是电池单体在不同的温度下，放电容量和电压之间的关系曲线图；附图3是电池包在不同的环境温度下，充放电循环次数和电池可放电容量之间的关系曲线图；附图4是本专利技术的汽车电池系统结构框图；附图5是人机交互接口面板示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术新能源汽车电池及其电池工作模式的控制方法的具体实施方式作详细说明。在说明书中，名词“电池”“单体”和“电池单体”可以互换使用，也可能涉及到不同种类和配方的可充电化学单体，并不仅仅限制于锂电池或磷酸铁锂电池。名词“电池包”用于代表多个独立的电池通过串并联的方式连接在一起，并一起放在一个或多个电池壳体里面去实现应用场景需要的电池电压和容量。名词“新能源汽车”意味着包括纯电动汽车、增程式电动汽车和混合动力汽车。通过对典型电池包的性能参数进行分析，得出对于电池性能产生影响的关键因素。参见附图1，曲线101是充电中止电压力4.15V的充电状态时的电池特性状态，曲线103是充电中止电压力4.10V的充电状态时的电池特性状态。对一个典型电池来说，电池充电中止电压对电池寿命的影响，充电终止电压指的是充电结束的时候电池的电压阈值。曲线101状态在一开始电池包能实现比曲线103的状态有更多的放电容量。但是，在大约200个充放电循环后，所以电池包的寿命可以通过降低充电中止电压的方法来延长。不幸地是，更低的电压会降低电池包瞬时的放电功率从而影响车辆的加速性能。参见附图2，图中曲线201对应的温度是40℃，曲线202对应的温度是30℃，曲线203对应的温度是20℃。随着运行温度从20℃升至40℃，放电容量也增加了。这意味着可以同时增加车辆的加速性能和续驶里程。参见附图3，曲线301是一个电池包在35℃的环境温度中做充放电循环试验，曲线303则是同样的电池包在55℃的环境温度中做充放电循环试验。从曲线可以看出，降低使用环境的温度，可以缓解电池包老化。此外，还有一些电池特性需要在设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源汽车电池，其特征在于：包括电池包、功率控制单元和热管理单元，所述热管理单元包括电池冷却子单元和电池加热子单元，所述功率控制单元包括充电模块和电力电子模块，所述电池包连接所述功率控制单元，所述热管理单元分别连接电池包和功率控制单元，所述功率控制单元监控电池包的温度，通过热管理单元调整电池包的工作温度。

【技术特征摘要】
1.一种新能源汽车电池，其特征在于：包括电池包、功率控制单元和热管理单元，所述热管理单元包括电池冷却子单元和电池加热子单元，所述功率控制单元包括充电模块和电力电子模块，所述电池包连接所述功率控制单元，所述热管理单元分别连接电池包和功率控制单元，所述功率控制单元监控电池包的温度，通过热管理单元调整电池包的工作温度。2.根据权利要求1所述的新能源汽车电池，其特征在于：所述充电模块为内部充电机，集成在功率控制单元内部，包括交直流转换模块，所述内部充电机充电功率为5-10KW。3.根据权利要求1所述的新能源汽车电池，其特征在于：所述充电模块为外部充电桩，所述功率控制单元控制电池包的充电中止电压和充电倍率，所述外部充电桩的充电功率为大于100KW的连续功率。4.根据权利要求1至3中任一项所述的新能源汽车电池，其特征在于：所述电力电子模块连接汽车电机，所述功率控制单元连接有人机交互接口，人机交互接口对功率控制单元发送指令，所述功率控制单元根据指令控制电池包的充电参数，以及控制电池包输出至汽车电机的功率。5.根据权利要求1至3中任一项所述的新能源汽车电池，其特征在于：电池包的充电中止电压为4.10V。6.根据权利要求1至3中任一项所述的新能源汽车电池，其特征在于：电池包工作时的温度为30℃至40℃。7.根据权利要求1至3中任一项所述的新能源汽车电池，其特征在于：电池包的放电深度小于70％。8.根据权利要求1至3中任一项所述的新能源汽车电池，其特征在于：所述电池为锂电池或磷酸铁锂电池。9.根据权利要求4所述的新能源汽车电池，其特征在于：所述人机交互接口包括标准模式、存储模式、最大里程模式和性能模式四种模式选择接口，与功率控制单元交互改变车辆运行和充电状态下的电池工作模式。10.根据权利要求9所述的新能源汽车电池，其特征在于：在标准模式下，电池包的充电中止荷电状态为70％到95％，电池最高单体中止充电电压为4.10V。11.根据权利要求10所述的新能源汽车电池，其特征在于：电池包工作时的温度为30℃到35℃，电池包充电时电池温度为20℃到25℃。12.根据权利要求9所述的新能源汽车电池，其特征在于：在存储模式下，电池包的充电中止荷电状态为30％到70％，电池最高单体中止充电电压为3.80...

【专利技术属性】
技术研发人员：任奕，王英，刘文鹏，
申请(专利权)人：上海牛仁汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31