寒区电动汽车动力电池智能柔性预热方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种寒区电动汽车动力电池智能柔性预热方法及系统，获取电池的温度信息，结合历史信息和目标温度计算得交流预热器所需频率，利用交流预热器按所需频率对电池进行预热；所述交流预热器所需频率的计算原则为如果目标预热速率大于上一周期的预热速率，则加快电池的预热速率，如果目标预热速率小于上一周期的预热速率，则减缓电池预热速度，直至误差收敛为零。本发明专利技术可以根据上一周期和所需的预热速率分段调节交流电流的大小，对于电池的内部温度均匀性好，且具有较好的鲁棒性和可靠性。靠性。靠性。

【技术实现步骤摘要】
寒区电动汽车动力电池智能柔性预热方法及系统


[0001]本专利技术属于电池控制
，具体涉及一种寒区电动汽车动力电池智能柔性预热方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]新能源汽车的电池是整个动力系统的关键。然而，在寒冷的气候下，锂离子电池的能量和功率特性会出现严重衰减，影响电池的循环寿命和使用安全。为提高动力电池的低温性能，需要对电池进行预热。
[0004]现有的电池低温预热技术可分为内部预热法和外部预热法。外部预热法利用外部热源从外部实现电池预热，但往往预热速率较低，容易在电池内部形成较大的梯度，导致电池的不一致性增大，电池寿命衰退加速。而内部预热方法是在充放电过程中利用电池内阻从电芯内部产热，温度一致性好，同时具有预热速度快，效率高等优点。
[0005]中国专利技术专利申请(申请号201910032329.9)提出了一种锂电池交流电内部预热电路及预热方法，实现了电池低温状态下的快速内部预热，虽然相对于外部预热，预热速度明显提高，但没有考虑到对电池的损伤，只是机械的对电池循环充放电利用内阻产热，没有对电流的幅值、频率进行约束，不能实现交流预热的综合最优。
[0006]当前，基于升压
‑
降压转换器的车载交流预热器，由于高效率和良好的一致性得到广泛应用。然而，对于交流预热器，一个关键但具有挑战性的问题是如何控制预热电流在不损伤电池的条件下满足预热速度。

技术实现思路

>[0007]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种寒区电动汽车动力电池智能柔性预热方法及系统，本专利技术可以根据上一周期和所需的预热速率分段调节交流电流的大小，对于电池的内部温度均匀性好，且具有较好的鲁棒性和可靠性。
[0008]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种寒区电动汽车动力电池智能柔性预热方法，包括以下步骤：
[0010]获取电池的温度信息，结合历史信息和目标温度计算得交流预热器所需频率，利用交流预热器按所需频率对电池进行预热；
[0011]所述交流预热器所需频率的计算原则为：如果目标预热速率大于上一周期的预热速率，则加快电池的预热速率，如果目标预热速率小于上一周期的预热速率，则减缓电池预热速度，直至误差收敛为零。
[0012]作为可选择的实施方式，在预热过程中，控制所述交流预热器的交流电流幅值小于负极的平衡电位与电池阻抗模的比值。
[0013]作为可选择的实施方式，所述所需频率为：
[0014][0015]其中，γ代表确定的高增益常数，Δt
K
‑1是预热周期，ΔT
K
‑1是上一周期的增加温度，T
t
为目标温度，亦为第K个周期的终止温度，T
k
为第K个周期的初始温度，t
t
为第K个周期的终止时刻，t
K
为第K个周期的初始时刻。
[0016]一种寒区电动汽车动力电池智能柔性预热系统，包括：
[0017]采集模块，用于获取电池的温度信息；
[0018]控制模块，被配置为结合历史信息和目标温度计算得交流预热器所需频率，所需频率的计算原则为如果目标预热速率大于上一周期的预热速率，则加快电池的预热速率，如果目标预热速率小于上一周期的预热速率，则减缓电池预热速度；
[0019]交流预热器，与控制模块连接，按照计算得到的所需频率对电池进行预热。
[0020]作为可选择的实施方式，所述采集模块为BMS。
[0021]作为可选择的实施方式，所述交流预热器为基于升压
‑
降压转换器的交流预热器。
[0022]作为可选择的实施方式，所述交流预热器包括两个并联的升压
‑
降压转换臂，每个升压
‑
降压转换臂包括一端连接在电池中点，另一端连接开关管中点的电感，以及与该电感连接的两个开关管。
[0023]作为进一步的限定，所述升压
‑
降压转换臂由一对具有180
°
的相移角和占空比为50％的互补PWM信号驱动。
[0024]作为进一步的限定，所述电感为5
‑
15μH。
[0025]作为可选择的实施方式，所述交流预热器的交流电流幅值小于负极的平衡电位与电池阻抗模的比值。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027]本专利技术提出的一种基于高增益增量控制器的智能预热控制方法，可以根据上一周期和所需的预热速率分段调节交流电流的大小。
[0028]本专利技术的预热方法从锂离子电池的内部自预热，锂离子电池内部温度均匀性好。
[0029]本专利技术通过在较低温度下产生较小交流电流和在相对较高温度下产生较大交流电流，从而在不损伤电池的前提下，以最快的速度将电池预热到指定温度。
[0030]本专利技术的实现无需复杂的电池模型，就能在不同条件下有效地预热低温电池，具有较强的鲁棒性和较高的可靠性。
[0031]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0032]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0033]图1为一种基于升压
‑
降压变换器的交错式并联交流预热器；
[0034]图2为一个开关周期内的四个工作状态示意图；
[0035]图3为四个工作状态的理论波形；
[0036]图4为该控制器预热过程示意图(a)以较高的初始开关频率(b)以较低的初始开关
频率；
[0037]图5为预热电流有效值与开关频率的关系；
[0038]图6为高增益增量控制原理图；
[0039]图7为不同增益下电池温度变化曲线；
[0040]图8为不同增益下开关频率的变化曲线；
[0041]图9为不同增益下电流有效值的变化曲线。
[0042]图10为不同加热时间下电池温度变化曲线；
[0043]图11为不同加热时间下开关频率的变化曲线；
[0044]图12为不同加热时间下电流有效值的变化曲线。
具体实施方式：
[0045]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0046]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0047]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种寒区电动汽车动力电池智能柔性预热方法，包括以下步骤：获取电池的温度信息，结合历史信息和目标温度计算得交流预热器所需频率，利用交流预热器按所需频率对电池进行预热；所述交流预热器所需频率的计算原则为如果目标预热速率大于上一周期的预热速率，则加快电池的预热速率，如果目标预热速率小于上一周期的预热速率，则减缓电池预热速度，直至误差收敛为零。2.如权利要求1所述的一种寒区电动汽车动力电池智能柔性预热方法，其特征是：在预热过程中，控制所述交流预热器的交流电流幅值小于负极的平衡电位与电池阻抗模的比值。3.如权利要求1所述的一种寒区电动汽车动力电池智能柔性预热方法，其特征是：所述所需频率为其中，γ代表确定的高增益常数，Δt
K
‑1是预热周期，ΔT
K
‑1是上一周期的增加温度，T
t
为目标温度，亦为第K个周期的终止温度，T
k
为第K个周期的初始温度，t
t
为第K个周期的终止时刻，t
K
为第K个周期的初始时刻。4.一种寒区电动汽车动力电池智能柔性预热系统，包括：采集模块，用于获取电池的温度信息；控制模块，被配置为结合历史信息和目标温度计算得交流预热器所需频率，所需频率的计算原则为如果目标预热速率大于上一周期的预热速率，则加快电池的预热...

【专利技术属性】
技术研发人员：商云龙，陈桂成，张承慧，张奇，段彬，殷培鑫，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：