一种电池温度控制方法、装置、存储介质及BMS电池系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及汽车电池管理技术领域，特别涉及一种电池温度控制方法、装置、存储介质及BMS电池系统。它采用PID闭环控制算法控制电池温度，PID闭环控制算法可以根据输出冷却液的反馈温度信息，实时调节冷却液的温度；PID输出的参数都是连续变化的，相较于传统的查表式调节冷却液温度，可以充分利用热管理控制器和水泵工作功率连续变化的特性，更好的节约能源；同时，节省了制作热管理系统控制需求矩阵表的巨大工作量；本发明专利技术还可以根据电动汽车在实际运行时电池可能所处的环境，分别提供不同的初始化PID控制参数，提高了控制效率和效果。提高了控制效率和效果。提高了控制效率和效果。

【技术实现步骤摘要】
一种电池温度控制方法、装置、存储介质及BMS电池系统


[0001]本专利技术涉及汽车电池管理
，特别涉及一种电池温度控制方法、装置、存储介质及BMS电池系统。

技术介绍

[0002]广大汽车厂商大力发展新能源汽车，而动力电池作为电动汽车的关键部件，其性能直接影响整车使用体验比如续航里程、加速性能、充电速度、自燃风险、使用寿命等。
[0003]动力电池的允许充、放电功率在不同温度下是不同的，只有在一定温度区间内才可以发挥其最大的充、放电功率，如图4所示，因此动力电池温度过高或过低都会影响整车动力性能和充电速度。此外，动力电池温度过高如果无法得到有效控制，还会导致热失控，有自燃风险，影响整车安全性；动力电池温度过低时频繁充放、电还会导致发生锂枝晶，影响电池使用寿命。
[0004]为了维护动力电池的状态，提升电动车的使用体验，大部分中高端电动汽车都有动力电池热管理系统。热管理系统可以在低温和高温时分别通过加热和冷却机构对通入电池包的循环冷却液进行加热和冷却，同时通过水泵控制冷却液流量，冷却液流入电池包内部即可对其进行加热和冷却，因此水泵的流量、加热和冷却机构的功率是热管理系统的关键需求。
[0005]现有的动力电池热管理系统结构如图5所示。其工作原理是，在不同的环境温度和整车工况下查询热管理系统控制需求矩阵表，根据热管理系统控制需求矩阵表控制水泵流量和加热和冷却机构的功率。热管理系统控制需求矩阵表如下表所示：
[0006][0007][0008]该表格是在环境温度零下25度进行加热和40度进行冷却的标定结果，此外，还需要标定不同环温下的需求参数，形成多张表格，根据该表格分段控制流量和功率。
[0009]现有的热管理系统加热功能时温度变化过程如图6所示：在环境温度低时，车辆静置较长时间后动力电池温度就会跟环境温度一致，比如零下30度环境停车一天，动力电池温度也会在零下30度左右。此时根据图4所示，电池充、放电功率都非常低。车辆启动后热管理系统监测到电池温度低于标定的阀值，就会控制加热装置加热冷却液进入电池包对电芯进行加热。当电池温度达到退出加热功能温度后停止水泵和加热机构工作，此时由于外部环境温度低电池温度可能会慢慢下降，直到达到开启加热的温度阀值，依此循环。可以看出，低温下为了尽快让电池温度提升到合适的区间，会在温度较低时就提前进入加热功能，这就导致进入加热功能的温度阀值标定的较低，因此退出加热后，电池温度会降低到比较低才会再次进入加热，不利于电池温度维持在固定范围内。
[0010]现有的热管理系统冷却功能时温度变化过程如图7所示：在环境温度高时，车辆静置较长时间后动力电池温度就会跟环境温度一致，比如40度环境温度停车一天，动力电池温度也会在40度左右。此外，动力电池充、放电时自身会产生热量，即使环境温度在20度，也可能会存在动力电池温度过高的问题。当动力电池由于环境温度和自身充、放电导致自身温度升高到45度以上，根据图1所示，电池充、放电功率都非常低。车辆启动后热管理系统监测到电池温度高于一定阀值，就会控制冷却机构降低冷却液温度进入电池包对电芯进行冷却。当电池温度达到退出冷却功能温度后停止水泵和加热机构工作，如果继续充、放电，由于电池自身产生热量和外部环境热辐射，电池温度又会慢慢升高，直到达到进入冷却的温度阀值，依此循环。为了节约能源，标定时会考虑在温度稍微偏高几度时进入冷却。
[0011]综上所述，现有的动力电池热管理系统温度控制方法是一种分段式的开环控制，该方法有几个缺点：
[0012]1、在不同环境温度和不同工况下扫点标定，得到不同工况点下的热管理需求流量和功率，需要标定出类似表1的多张表格，工作量巨大。在考虑到单次充、放电就会需要很长的时间，比如大部分车型慢充一次就要至少6小时以上，整体标定周期非常长；
[0013]2、为了尽量减少工作量，标定无法覆盖所有工况，导致最终标定的热管理需求流量和功率是根据温度分段的，无法充分利用连续式的水泵和连续变化功率的加热、冷却机构的特性，而且分段控制在有些工况会加热或冷却效果不佳，而另一些工况可能会过度加热或冷却，浪费能量；
[0014]3、充电工况都是在无风环境舱标定，没有考虑大风时电池包周围空气流通快导致的温度变化，而且大风信息也无法传递给控制器。虽然电池包一般跟外界不会直接接触，但实际实验发现大风对于电池包的降温也是有影响的。比如低温大风天气时，电池包的降温明显比同环境温度下的无风环境要快，这时无风环境标定的加热需求就不合适，可能导致电池温度无法上升，一直运行在效率很低的温度区间内如图8所示，导致温度控制失效。

技术实现思路

[0015]本专利技术公开了一种电池温度控制方法、装置、存储介质及BMS电池系统，它可持续将电池的温度控制在预设温度范围之内，显著提高电池的使用效率和电池的使用寿命。
[0016]为达到上述目的，一方面提供了一种电池温度控制方法，包括有：电池温度采集步骤、冷却液调节步骤和参数初始化步骤；其中，
[0017]电池温度采集步骤，采集电池实际温度；
[0018]冷却液调节步骤，根据电池实际温度，采用PID闭环控制算法调节进入电池的冷却液的温度，使冷却液与电池热交换；
[0019]参数初始化步骤，初始化PID闭环控制算法的控制参数，PID控制参数的具体初始化数值由当前的电池运行模式确定。
[0020]该实施例的优点在于，PID闭环控制算法可以根据输出冷却液的反馈温度信息，实时调节冷却液的温度；PID输出的参数都是连续变化的，相较于传统的查表式调节冷却液温度，可以充分利用热管理控制器和水泵工作功率连续变化的特性，更好的节约能源；同时，节省了制作热管理系统控制需求矩阵表的巨大工作量；本专利技术还可以根据电动汽车在实际运行时电池可能所处的环境，分别提供不同的初始化PID控制参数，提高了控制效率和效果。
[0021]进一步地，还包括控制介入判断步骤，控制介入判断步骤位于冷却液调节步骤之前；
[0022]控制介入判断步骤，首先判断电池是否上高压，若电池未上高压则终止温度控制；
[0023]若电池上高压，其次判断电池实际温度是否达到加热条件或制冷条件，若电池实际温度达到加热条件或制冷条件，则开启冷却液调节步骤，反之则终止温度控制。
[0024]具体地，PID闭环控制算法通过调节热管理控制器工作功率控制冷却液的进入温度。
[0025]该实施例的优点在于，只需要通过调节热管理控制器工作功率，就可以控制进入电池的冷却液的温度，达到控制电池温度的目的，本专利技术可适用于所有拥有调节热管理控制器的车型，通用性强。
[0026]进一步地，PID闭环控制算法还通过调节水泵工作功率控制冷却液的进入流量。
[0027]该实施例的优点在于，对于极端环境或者需要快速调节电池温度的情况，通过水泵和调节热管理控制器的双重控制，可加快调节电池温度的速度，提高电池温度调节效果。
[0028]进一步地，还包括控制退出判断步骤，判断当前电池实际温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池温度控制方法，其特征在于，包括：电池温度采集步骤、冷却液调节步骤和参数初始化步骤；其中，所述电池温度采集步骤，采集电池实际温度；所述冷却液调节步骤，根据电池实际温度，采用PID闭环控制算法调节进入电池的冷却液的温度，使冷却液与电池热交换；所述参数初始化步骤，初始化PID闭环控制算法的控制参数，PID控制参数的具体初始化数值由当前的电池运行模式确定。2.如权利要求1所述的电池温度控制方法，其特征在于，还包括控制介入判断步骤，所述控制介入判断步骤位于冷却液调节步骤之前；所述控制介入判断步骤，首先判断电池是否上高压，若电池未上高压则终止温度控制；若电池上高压，其次判断所述电池实际温度是否达到加热条件或制冷条件，若所述电池实际温度达到所述加热条件或所述制冷条件，则开启所述冷却液调节步骤，反之则终止温度控制。3.如权利要求1所述的电池温度控制方法，其特征在于，所述PID闭环控制算法通过调节热管理控制器工作功率控制冷却液的进入温度。4.如权利要求3所述的电池温度控制方法，其特征在于，所述PID闭环控制算法还通过调节水泵工作功率控制冷却液的进入流量。5.如权利要求1所述的电池温度控制方法，其特征在于，还包括控制退出判断步骤，判断当前所述电池实际温度是否达到退出条件，若达到所述退出条件，则停止所述冷却液调节步骤。6.如权利要求5所述的电池温度控制方法，其特征在于，所述加热条件为：所述电池实际温度是否小于第一开始阈值；所述制冷条件为：所述电池实际温度是否大于第二开始阈值；所述退出条件包括有加热退出条件和制冷退出条件；所述加热退出条件为：实际温度大于第一结束阈值；所述制冷退出条件为：实际温度小于第二结束阈值。7.如权利要求6所述的电池温度控制方法，其特征在于，所述第一开始阈值、第一结束阈值、第二开始阈值和第二结束阈值，均根据电池型号以及所述电池充放电最高功率对应的温度确定。8.如权利要求5所述的电池温度控制方法，其特征在于，所述加热条件、制冷条件和退出条件均由电池目标温度与所述电池实际温度的温差决定。9.如权利要求8所述的电池温度控制方法，其特征在于，所述加热条件为：判断温差是否大于第一开始阈值；所述制冷条件为：判断温差是否小于第二开始阈值；所述退出条件包括有加热退出条件和制冷退出条件；所述加热退出条件为：温差小于第一结束阈值；所述制冷退出条件为：温差大于第二结束阈值。10.如权利要求9所述的电池温度控制方法，其特征在于，所述目标温度、第一开始阈值、第一结束阈值、第二开始阈值和第二结束阈值，均根据电池型号以及该电池充放电最高
功率对应的温度确定。11.如权利要求1所述的电池温度控制方法，其特征在于，所述电池运行模式包括：驻车放电加热模式、行车放电加热模式、驻车放电冷却模式和行车放电冷却模式。12.如权利要求11所述的电池温度控制方法，其特征在于，由所述电池运行模式确定PID控制参数的具体初始化数值的具体方法为：首先，确定所述驻车放电加热模式和所述驻车放电冷却模式的初始化比例系数、初始化积分时间和初始化微分时间；其次，在所述驻车放电加热模式确定的初始化比例系数、初始化积分时间和初始化微分时间的基础上，修正得到所述行车放电加热模式的初始化比例系数、初始化积分时间和初始化微分时间；在所述驻车放电冷却模式所确定的初始化比例系数、初始化积分时间和初始化微分时间的基础上，修正得到所述行车放电冷却模式的初始化比例系数、初始化积分时间和初始化微分时间。13.如权利要求12所述的电池温度控制方法，其特征在于，所述驻车放电加热模式为在预设环境温度下停放至温度恒定，启动电池为电池加热时的电池运行模式；所述驻车放电冷却模式为在预设环境温度下停放至温度恒定，启动电池为电池制冷的电池运行模式。14.如权利要求13所述的电池温度控制方法，其特征在于，确定所述驻车放电加热模式和所述驻车放电冷却模式的初始化比例系数、初始化积分时间和初始化微分时间，具...

【专利技术属性】
技术研发人员：马翔，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：