一种电动汽车动力电池充电/加热控制方法技术

一种电动汽车动力电池充电/加热控制方法，涉及锂离子动力电池加热及充电技术领域。解决了低温环境使用锂离子动力电池需要进行预热，而现有的外部加热装置存在加热温度分布不均，易对电池造成损害的问题。本发明专利技术当锂离子动力电池的表面温度低于设定温度时，若电池的剩余电量SOC低于预设值时，由电源对超级电容充电，超级电容经双向DC/DC对锂离子动力电池进行交变激励加热。否则由锂离子动力电池提供自加热能量，经由双向DC/DC向超级电容进行交变频率充放电，实现对锂离子动力电池的交变激励加热，当锂离子动力电池温度大于设定温度，当锂离子动力电池不满电时，对其进行充电，直至锂离子动力电池电量充满为止，本发明专利技术适用于动力电池加热充电使用。

A Charging/Heating Control Method for Power Batteries of Electric Vehicles

A charging/heating control method for electric vehicle power battery relates to the field of lithium ion power battery heating and charging technology. It solves the problem that lithium-ion power batteries need to be preheated in low temperature environment, and the existing external heating devices have uneven heating temperature distribution, which is easy to cause damage to the batteries. When the surface temperature of the lithium ion power battery is lower than the set temperature, if the remaining SOC of the battery is lower than the preset value, the supercapacitor is charged by the power supply, and the supercapacitor is heated by alternating excitation via bidirectional DC/DC for the lithium ion power battery. Otherwise, self-heating energy is provided by lithium-ion power battery, alternating frequency charging and discharging to supercapacitor via bidirectional DC/DC to realize alternating excitation heating of lithium-ion power battery. When the temperature of lithium-ion power battery is higher than the set temperature, when the lithium-ion power battery is not charged, it is charged until the lithium-ion power battery is full. The invention is applicable to lithium-ion power battery. Power batteries are heated and charged.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车动力电池充电/加热控制方法
本专利技术涉及锂离子动力电池加热及充电

技术介绍
随着能源问题的产生，国家对新能源产业的大力支持，锂离子电池由于其能量密度大，自放电率低和无记忆效应等优点，成为重要的储能元件，在新能源电站，电动汽车等领域得到了广泛应用。由于锂电池内部的结构及电化学性质，在低温下锂电池的充放电性能存在较大问题。由于低温下活性物质的活性降低，内部的扩散速率减小，锂离子电池内部阻抗在低温下大幅增加，输出功率减小，同时可用的电池容量也相应的减小。同时在低温下使用锂电池存在负极析锂等问题，使得锂电池的低温加热成为必要。而采用外部加热的方式存在温度分布不均匀的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决低温环境使用锂离子动力电池需要进行预热，而现有的外部加热装置存在加热温度分布不均，易对电池造成损害的问题，提出了一种电动汽车动力电池充电/加热一体化装置及方法。本专利技术所述的一种电动汽车动力电池充电/加热控制方法，该方法的具体步骤为：步骤一、采集锂离子动力电池的表面温度T，判断锂离子动力电池的表面温度T是否小于预设温度阈值Tset，若是，则执行步骤二，否则，执行步骤八；其中，温度阈值Tset为正数；步骤二、采集锂离子动力电池的荷电状态soc、端电压U及电流I，判断锂离子动力电池的荷电状态soc是否小于设定阈值socset，若是，则执行步骤三，否则，执行步骤四；步骤三、利用外部电源对超级电容进行充电，直到超级电容的荷电状态为1-socset为止；然后执行步骤四；步骤四、建立锂离子动力电池的一阶戴维宁等效电路模型，利用步骤二中所述的锂离子动力电池的端电压U及电流I，对锂离子动力电池的参数进行辨识，获得锂离子动力电池的欧姆内阻R0，极化内阻R1及极化电容C1；步骤五、利用步骤四获得的锂离子动力电池的欧姆内阻R0，极化内阻R1及极化电容C1，获得锂离子动力电池内部总阻抗与频率函数；步骤六、利用步骤五获得的锂离子动力电池的内部总阻抗与频率函数和产热功率公式，计算获得当前温度环境下锂离子动力电池最佳加热频率；步骤七、将超级电容的两端与双向DC/DC变换器的一侧信号输入输出端连接，锂离子动力电池的充放电信号端与双向DC/DC变换器的另一侧信号输入输出端连接，并将步骤六获得的锂离子动力电池最佳加热频率作为双向DC/DC变换器的交变切换频率，实现交变控制锂离子动力电池的充/放电，实现对锂离子动力电池进行交变激励加热时间t1后；返回执行步骤一；步骤八、判断锂离子动力电池的荷电状态soc是否为满电状态，若是，返回执行步骤一，否则，采用外部电源对锂离子动力电池进行充电直至锂离子动力电池充满为止，再返回执行步骤一。本专利技术首先判断锂离子动力电池的表面温度是否低于设定温度，若是，判断电池的剩余电量soc是否低于预设值，若是，向超级电容充电1-socset，然后控制DC/DC变换器进行交变切换开启，先使超级电容向锂离子动力电池充电，或使锂离子动力电池向超级电容充电，实现对锂离子动力电池的交变激励加热，同时，避免了进行交变激励加热过程中消耗电池电量，影响电池的使用，也避免了电池电量高时，超级电容向电池放电造成电池过充的情况，当锂离子动力电池温度大于设定温度，只需要判断锂离子动力电池的剩余电量是否为满电状态，若是，则无需进行充电，否则，对锂离子动力电池进行充电，直至锂离子动力电池电量充满为止，本专利技术采用外加超级电容的方式实现自加热，同时减少了激励加热过程中对锂离子动力电池自身能量的消耗，同时，对超级电容充电量的控制，避免出现过充的问题，有效的实现了对电池的加热和充电。附图说明图1是本专利技术所述方法流程图；图2是锂离子电池一阶戴维宁等效电路模型图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种电动汽车动力电池充电/加热控制方法，该方法的具体步骤为：步骤一、采集锂离子动力电池的表面温度T，判断锂离子动力电池的表面温度T是否小于预设温度阈值Tset，若是，则执行步骤二，否则，执行步骤八；其中，温度阈值Tset为正数；步骤二、采集锂离子动力电池的荷电状态soc、端电压U及电流I，判断锂离子动力电池的荷电状态soc是否小于设定阈值socset，若是，则执行步骤三，否则，执行步骤四；步骤三、利用外部电源对超级电容进行充电，直到超级电容的荷电状态为1-socset为止；然后执行步骤四；步骤四、建立锂离子动力电池的一阶戴维宁等效电路模型，利用步骤二中所述的锂离子动力电池的端电压U及电流I，对锂离子动力电池的参数进行辨识，获得锂离子动力电池的欧姆内阻R0，极化内阻R1及极化电容C1；步骤五、利用步骤四获得的锂离子动力电池的欧姆内阻R0，极化内阻R1及极化电容C1，获得锂离子动力电池内部总阻抗与频率函数；步骤六、利用步骤五获得的锂离子动力电池的内部总阻抗与频率函数和产热功率公式，计算获得当前温度环境下锂离子动力电池最佳加热频率；步骤七、将超级电容的两端与双向DC/DC变换器的一侧信号输入输出端连接，锂离子动力电池的充放电信号端与双向DC/DC变换器的另一侧信号输入输出端连接，并将步骤六获得的锂离子动力电池最佳加热频率作为双向DC/DC变换器的交变切换频率，实现交变控制锂离子动力电池的充/放电，实现对锂离子动力电池进行交变激励加热时间t1后；返回执行步骤一；步骤八、判断锂离子动力电池的荷电状态soc是否为满电状态，若是，返回执行步骤一，否则，采用外部电源对锂离子动力电池进行充电直至锂离子动力电池充满为止，再返回执行步骤一。本实施方式所述的采样电路包括电压采样电路、电流采样电路和荷电状态采样电路，所述采样电路实现对电动汽车动力电池进行电流、电压、和荷电状态进行采样实现根据获得采集的电压、电流和荷电状态，确定是否进行充电，计算激励加热的交变激励频率。本实施方式在电池使用前先通过判定，使得只有当现在时刻电池的荷电状态低于设定的阈值时才令外部电源向超级电容充电，当电池的荷电状态高于设定的阈值时，由动力电池组向超级电容进行充电，从而避免了动力电池处于满电状态时发生过充的可能情况。采用这种控制方法能够使得电池自加热消耗的能量尽量由外部电源提供，从而达到加热时减少电池自身能量的消耗，当加热完成后直接对电池进行充电，加快加热过程的目的，避免影响电池的使用，实现对电池的预加热。具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一所述的一种电动汽车动力电池充电/加热控制方法作进一步说明，锂离子电池内部一阶戴维宁等效电路模型包括欧姆内阻R0、极化电阻R1、极化电容C1和开路等效电压源UOC；欧姆内阻R0的一端连接充电电源正极，欧姆内阻R0的另一端同时连接极化电容C1的一端和极化电阻R1的一端；极化电容C1的另一端同时与极化电阻R1的另一端和开路等效电压源UOC的正极，开路等效电压源UOC的负极连接充电电源负极。具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式二所述的一种电动汽车动力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车动力电池充电/加热控制方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：步骤一、采集锂离子动力电池的表面温度T，判断锂离子动力电池的表面温度T是否小于预设温度阈值Tset，若是，则执行步骤二，否则，执行步骤八；其中，温度阈值Tset为正数；步骤二、采集锂离子动力电池的荷电状态soc、端电压U及电流I，判断锂离子动力电池的荷电状态soc是否小于设定阈值socset，若是，则执行步骤三，否则，执行步骤四；步骤三、利用外部电源对超级电容进行充电，直到超级电容的荷电状态为1‑socset为止；然后执行步骤四；步骤四、建立锂离子动力电池的一阶戴维宁等效电路模型，利用步骤二中所述的锂离子动力电池的端电压U及电流I，对锂离子动力电池的参数进行辨识，获得锂离子动力电池的欧姆内阻R0，极化内阻R1及极化电容C1；步骤五、利用步骤四获得的锂离子动力电池的欧姆内阻R0，极化内阻R1及极化电容C1，获得锂离子动力电池内部总阻抗与频率函数；步骤六、利用步骤五获得的锂离子动力电池的内部总阻抗与频率函数和产热功率公式，计算获得当前温度环境下锂离子动力电池最佳加热频率；步骤七、将超级电容的两端与双向DC/DC变换器的一侧信号输入输出端连接，锂离子动力电池的充放电信号端与双向DC/DC变换器的另一侧信号输入输出端连接，并将步骤六获得的锂离子动力电池最佳加热频率作为双向DC/DC变换器的交变切换频率，实现交变控制锂离子动力电池的充/放电，实现对锂离子动力电池进行交变激励加热时间t1后；返回执行步骤一；步骤八、判断锂离子动力电池的荷电状态soc是否为满电状态，若是，返回执行步骤一，否则，采用外部电源对锂离子动力电池进行充电直至锂离子动力电池充满为止，再返回执行步骤一。...

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车动力电池充电/加热控制方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：步骤一、采集锂离子动力电池的表面温度T，判断锂离子动力电池的表面温度T是否小于预设温度阈值Tset，若是，则执行步骤二，否则，执行步骤八；其中，温度阈值Tset为正数；步骤二、采集锂离子动力电池的荷电状态soc、端电压U及电流I，判断锂离子动力电池的荷电状态soc是否小于设定阈值socset，若是，则执行步骤三，否则，执行步骤四；步骤三、利用外部电源对超级电容进行充电，直到超级电容的荷电状态为1-socset为止；然后执行步骤四；步骤四、建立锂离子动力电池的一阶戴维宁等效电路模型，利用步骤二中所述的锂离子动力电池的端电压U及电流I，对锂离子动力电池的参数进行辨识，获得锂离子动力电池的欧姆内阻R0，极化内阻R1及极化电容C1；步骤五、利用步骤四获得的锂离子动力电池的欧姆内阻R0，极化内阻R1及极化电容C1，获得锂离子动力电池内部总阻抗与频率函数；步骤六、利用步骤五获得的锂离子动力电池的内部总阻抗与频率函数和产热功率公式，计算获得当前温度环境下锂离子动力电池最佳加热频率；步骤七、将超级电容的两端与双向DC/DC变换器的一侧信号输入输出端连接，锂离子动力电池的充放电信号端与双向DC/DC变换器的另一侧信号输入输出端连接，并将步骤六获得的锂离子动力电池最佳加热频率作为双向DC/DC变换器的交变切换频率，实现交变控制锂离子动力电池的充/放电，实现对锂离子动力电池进行交变激励加热时间t1后；返回执行步骤一；步骤八、判断锂离子动力电池的荷电状态soc是否为满电状态，若是，返回执行步骤一，否则，采用外部电源对锂离子动力电池进行充电直至锂离子动力电池充满为止，再返回执行步骤一。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车动力电池充电/加热控制方法，其特征在于，步骤四所述的锂离子动力电池内部一阶戴维宁等效电路模型包括欧姆内阻R0、极化电阻R1、极化电容C1和开路等效电压源UOC；欧姆内阻R0的一端连接充电电源正极，欧姆内阻R0的另一端同时连接极化电容C1的一端和极化电阻R1的一端；极化电容C1的另一端同时与极化电阻R1的另一端和开路等效电压源UOC的正极，开路等效电压源UOC的负极连接充电电源负极。3.根据权利要求2所述的一种电动汽车动力电池充电/加热控制方法，其特征在于，步骤四所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓刚，崔智昊，
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