本發(fā)明屬于電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動汽車電源系統(tǒng)充電加熱控制方法。

背景技術(shù)：

電動汽車有著節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，并且是諸多高新技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，鎖著能源的日趨減少和政府的大力倡導(dǎo)，在不久的將來必然擁有廣闊的市場。目前我國已經(jīng)將電動汽車產(chǎn)業(yè)化列為新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。影響電動棒給汽車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵瓶頸是動力電池。

市場上的電動汽車大多采用鋰電池作為動力電池，電動汽車的行駛里程與環(huán)境溫度密切相關(guān)，在低溫下的導(dǎo)電性能比較差，鋰離子擴(kuò)散的速度比較慢，這就要求在低溫的狀態(tài)下不能夠?qū)﹄姵刂苯舆M(jìn)行充電，必須等電池的溫度上升之后，才能對電池進(jìn)行充電，否則對電池的壽命影響很大，例如鋰電池溫度為0度時(shí)，其電量容量只有電池額定容量的90％左右；在溫度為-20度時(shí)，其電量容量只有電池額定容量的70％左右。因此，如果電動汽車的動力電池模塊長時(shí)間工作在低溫環(huán)境下，電池容量衰減嚴(yán)重和充放電能力下降，直接影響電動汽車的續(xù)航里程和行車安全。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用加熱裝置對低溫環(huán)境下的電池先加熱到一定溫度，再對電池充電，但是未充分考慮電池的充放電電流和加熱裝置的電流的大小，只考慮電池的溫度和加熱裝置的溫度的大小，來設(shè)置加熱充電方式，這將造成對電池的充電不合理，影響充電安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種電動汽車電源系統(tǒng)充電加熱控制方法，用于解決低溫環(huán)境下電池充電不合理和充電不安全的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種電動汽車電源系統(tǒng)充電加熱控制方法，方法方案一，包括如下步驟：

1)檢測電池模塊的溫度，當(dāng)電池模塊的最低溫度低于第一設(shè)定值時(shí)，對電池模塊預(yù)加熱；

2)采集電池模塊的充放電流Ih、充電機(jī)的輸出電流Ic，若電池處于充電狀態(tài)，則流入加熱模塊的電流Iq＝Ic-Ih；若電池處于放電狀態(tài)，則流入加熱模塊的電流Iq＝Ic+Ih，以流入加熱模塊的電流Iq作為請求電流，由電池管理系統(tǒng)發(fā)送給充電機(jī)，調(diào)整充電機(jī)的輸出電流，對電池模塊加熱；

3)當(dāng)電池模塊的最低溫度高于第二設(shè)定值時(shí)，停止加熱，進(jìn)行充電。

方法方案二，在方法方案一的基礎(chǔ)上，若充電機(jī)輸出電流不能滿足加熱電流需求，則電池模塊放電補(bǔ)充加熱電流，當(dāng)電池模塊最低單體電壓小于設(shè)定的第一保護(hù)值時(shí)，則停止放電。

方法方案三，在方法方案二的基礎(chǔ)上，當(dāng)電池模塊的最高溫度大于設(shè)定的第二保護(hù)值時(shí)，停止充電。

方法方案四，在方法方案三的基礎(chǔ)上，當(dāng)加熱模塊自身溫度高于設(shè)定的第三保護(hù)值時(shí)，停止加熱。

方法方案五，在方法方案一的基礎(chǔ)上，電池管理系統(tǒng)通過電流采集模塊獲得電池模塊的電流，通過CAN總線獲得充電機(jī)的輸出電流。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明在電池充電開始前，首先檢測電池模塊的溫度，當(dāng)電池模塊的最低溫度低于設(shè)定值時(shí)，由充電機(jī)輸出電流流經(jīng)加熱裝置對電池模塊進(jìn)行加熱，加熱過程中實(shí)時(shí)計(jì)算加熱裝置的電流，將此電流作為請求電流再次發(fā)送給充電機(jī)，繼續(xù)對電池加熱，當(dāng)電池模塊最低溫度高于設(shè)定值時(shí)，停止加熱，進(jìn)入充電模式。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了低溫環(huán)境下的電池充電合理和充電安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電動汽車電源充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的充電加熱控制流程圖；

圖3為本發(fā)明的閉環(huán)加熱控制流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說明：

本發(fā)明的電動汽車電池充電系統(tǒng)由電池模塊、電氣模塊、電池管理系統(tǒng)、PTC加熱器和相關(guān)線束等組成，在電源系統(tǒng)之外，包括充電機(jī)，負(fù)責(zé)對電源模塊進(jìn)行充電。電池模塊由單體電池通過一定的串并聯(lián)成組方式組成，電氣模塊由熔斷器、充電接觸器、加熱接觸器和主負(fù)接觸器組成，電池管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集單體電池?cái)?shù)據(jù)、充放電電流數(shù)據(jù)、總電壓數(shù)據(jù)及對電氣模塊進(jìn)行監(jiān)測和控制，線束負(fù)責(zé)將電池模塊、電氣模塊、電池管理系統(tǒng)通過通訊線連接起來，在電池管理系統(tǒng)的管理下，控制電源系統(tǒng)之外的充電機(jī)對電動汽車電源系統(tǒng)進(jìn)行充電。

其中，電池管理系統(tǒng)架構(gòu)采用主從式架構(gòu)，包括主控管理單元和從控管理單元，還可以采用分布式設(shè)計(jì)或一體式設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步地，根據(jù)低溫環(huán)境下電池溫升需求，選擇一定功率的PTC加熱器。

進(jìn)一步地，根據(jù)PTC加熱器的功率選擇對應(yīng)規(guī)格的熔斷器和接觸器。

進(jìn)一步地，根據(jù)電源的相關(guān)特性，選擇一定規(guī)格的主負(fù)接觸器和充電接觸器。

由于電動汽車的電池在低溫環(huán)境下，電池的容量衰減嚴(yán)重，充放電能力下降，影響電動車電動汽車行駛里程和駕駛舒適性，為解決低溫環(huán)境下電池的容量衰減嚴(yán)重和充放電能力下降的問題，在電池模塊內(nèi)設(shè)計(jì)加熱裝置，本發(fā)明采用的電池模塊加熱材料是動力電池陶瓷PTC加熱器，其發(fā)熱功率隨環(huán)境溫度的變化而變化，因此需要實(shí)時(shí)計(jì)算流經(jīng)PTC加熱器的電流，并將此電流作為請求電流再次發(fā)送給充電機(jī)，實(shí)現(xiàn)加熱系統(tǒng)的閉環(huán)控制。當(dāng)電池模塊溫度低于一定值時(shí)，電池管理系統(tǒng)控制加熱裝置和充電機(jī)首先對電池模塊進(jìn)行加熱，電池管理系統(tǒng)通過CAN總線向充電機(jī)發(fā)送請求電流，充電機(jī)的輸出電流流經(jīng)加熱裝置，從而實(shí)現(xiàn)對電池模塊加熱，當(dāng)電池模塊溫度高于一定值后，關(guān)閉加熱裝置，再按正常充電流程對電池充電，對電動汽車電源系統(tǒng)充電加熱控制方法，如圖1和圖2所示，具體的控制過程為：

一種電動汽車電源系統(tǒng)充電加熱控制方法，步驟如下：

1、插上充電槍，BMS上電，完成自檢，若自檢未完成，則判斷為BMS硬件故障，若電池狀態(tài)正常，則閉合充電接觸器。檢測電池模塊的溫度，若電池模塊的最低溫度低于第一設(shè)定值，即Tmin<Tsetmin，則閉合加熱充電器，對電池模塊預(yù)加熱，其加熱控制采用閉環(huán)控制。

2、電池管理系統(tǒng)的主控單元通過霍爾傳感器采集電池的充放電電流Ih，定義為流入電池的電流為負(fù)，流出電池的電流為正；且充電機(jī)的輸出電流Ic以數(shù)據(jù)幀的方式通過CAN總線發(fā)送給電池管理系統(tǒng)；流入加熱裝置PTC的電流Iq＝Ic+Ih，本實(shí)施例的充電機(jī)為交流充電機(jī)。

若霍爾傳感器檢測的電流Ih小于0，有一部分充電機(jī)電流流入了電池模塊，則說明電池處于充電狀態(tài)，此時(shí)充電機(jī)的輸出電流較大，調(diào)整加熱需求電流為Iq＝Ic-Ih，即流入PTC的電流為Iq＝Ic-Ih，將電流Iq作為請求電流由電池管理系統(tǒng)通過CAN總線發(fā)送給充電機(jī)，該請求電流為充電閉環(huán)控制的電流指令值，充電機(jī)按Iq調(diào)整輸出電流，那么此次請求的充電機(jī)電流將降低；若霍爾傳感器檢測的電流Ih大于0，有一部分充電機(jī)電流流出了電池模塊，則說明電池處于放電狀態(tài)，此時(shí)充電機(jī)的輸出電流較小，調(diào)整加熱需求電流為Iq＝Ic+Ih，即流入PTC的電流為Iq＝Ic+Ih，將電流Iq作為請求電流由電池管理系統(tǒng)通過CAN總線發(fā)送給充電機(jī)，充電機(jī)按Iq調(diào)整輸出電流，那么此次請求的充電機(jī)電流將增大。電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)之間的CAN總線速率為10KBPS～1MBPS。

需要說明的是，加熱過程中，若充電機(jī)輸出電流不能滿足加熱電流需求，則電池模塊放電補(bǔ)充加熱電流，當(dāng)電池模塊最低單體電壓小于設(shè)定的第一保護(hù)值時(shí)，即Vmin<Vp時(shí)，為了保護(hù)電池的性能，電池管理系統(tǒng)斷開主負(fù)接觸器，停止電池的放電。

3、加熱過程中，不斷按步驟2中的方法計(jì)算流入PTC的電流，以調(diào)整充電機(jī)的輸出電流；電池管理系統(tǒng)的從控管理單元采集電池模塊的溫度，若電池模塊最低溫度高于第二設(shè)定值后，即Tmin>Tsetmax，斷開加熱接觸器，進(jìn)行正常充電，本實(shí)施例采用交流充電方式對電池模塊充電；同時(shí)，電池管理系統(tǒng)的從控管理單元采集PTC的溫度，若PTC自身溫度高于設(shè)定的第三保護(hù)值時(shí)，則PTC故障，停止充電，本實(shí)施例中設(shè)置的PTC的保護(hù)溫度為80。C；且電池模塊最高溫度高于設(shè)定的第二保護(hù)值時(shí)，停止充電。

上述實(shí)施例中，采用的充電機(jī)為交流充電機(jī)，作為其他實(shí)施方式還可以采用直流充電機(jī)。

上述實(shí)施例中，采用交流充電方式對電池模塊充電，作為其他實(shí)施方式還可以采用直流充電方式隨電池模塊充電。

上述實(shí)施例中，加熱裝置采用的是PTC加熱材料，作為其他實(shí)施方式，還可以采用其他的加熱材料。

上述實(shí)施例中，采用霍爾傳感器檢測電池模塊的充放電電流，作為其他實(shí)施方式，還可以采用具有相同功能的電流采集單元。

以上給出了具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于以上所描述的實(shí)施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。