一種低溫充電控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池充電控制領(lǐng)域，尤其涉及一種電池低溫情況下的充電控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前純電動(dòng)汽車使用動(dòng)力電池類型主要是磷酸鐵鋰，三元材料，在車輛使用環(huán)境溫度較低情況下，由于電池材料活性受限，會(huì)出現(xiàn)電解液凝結(jié)，電池內(nèi)阻增大等情況。在此情況下進(jìn)行充電，會(huì)造成電池發(fā)熱量急劇加升，而造成安全事故。目前多數(shù)磷酸鐵鋰、三元材料最低可允許充電溫度為O度，這樣在北方地區(qū)冬天環(huán)境溫度低于O度情況會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)汽車不能充電?；蛘卟糠至姿徼F鋰、三元材料在O度以下可允許充電電流非常小，但由于充電電流小，電池自溫升非常不明顯，這樣會(huì)造成充電時(shí)間非常長(zhǎng)而造成充電慢的情況。以上兩種情況會(huì)嚴(yán)重影響純電動(dòng)汽車在我國(guó)推廣普及，特別是在北方。
[0003]針對(duì)上述問題，目前主要在低溫時(shí)對(duì)電池進(jìn)行加熱充電方法，歸納主要有邊充電邊加熱待達(dá)到電池可允許正常充電溫度停止、先只進(jìn)行加熱待電池溫度達(dá)到電池可允許正常充電溫度等。以上方法中邊充電邊加熱方法沒有考慮部分電池在低溫絕對(duì)不允許有充電電流，先只進(jìn)行加熱方法中需要在加熱時(shí)斷開電池高壓回路，這樣沒有考慮到目前國(guó)內(nèi)充電粧在檢測(cè)不到電池高壓回路會(huì)自動(dòng)關(guān)閉高壓輸出而造成只加熱失敗或者協(xié)調(diào)充電粧更改策略，同時(shí)以上方法都沒有考慮鋪在電池箱內(nèi)加熱片因?yàn)闇厣^高問題，而造成加熱片功率不恒定或者因鋪在離電池附近而造成電池溫度過高出現(xiàn)電池不安全的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種低溫充電控制系統(tǒng)，包括動(dòng)力電池組、BMS系統(tǒng)、充電機(jī)、加熱模組;所述動(dòng)力電池組包括多個(gè)單體電池，BMS系統(tǒng)對(duì)每個(gè)單體電池的溫度進(jìn)行監(jiān)控，還包括分別與BMS系統(tǒng)連接并受BMS系統(tǒng)控制的充電繼電器S1、第一加熱繼電器S2、總負(fù)繼電器S4;所述動(dòng)力電池組的總正極和總負(fù)極分別通過充電繼電器S1、總負(fù)繼電器S4與充電機(jī)正極和負(fù)極連接;所述加熱模組的一端依次通過第一加熱繼電器S2、充電繼電器SI與充電機(jī)正極連接，另一端通過總負(fù)繼電器S4與充電機(jī)負(fù)極連接;所述BMS系統(tǒng)還與充電機(jī)連接，控制充電機(jī)的電功率輸出。
[0005]優(yōu)選的，還包括串聯(lián)于加熱模組和總負(fù)繼電器S4之間的第二加熱繼電器S3;加熱模組依次通過第二加熱繼電器S3、總負(fù)繼電器S4與充電機(jī)負(fù)極連接。
[0006]優(yōu)選的，所述加熱模組由多個(gè)串聯(lián)在一起的電阻組成;所述加熱模組中電阻的阻值相同且數(shù)量與單體電池?cái)?shù)量一致，可--對(duì)應(yīng)的給每個(gè)單體電池加熱。
[0007]優(yōu)選的，還包括分流器RS、指示燈、分壓電阻R0，所述分流器RS串聯(lián)于動(dòng)力電池組總負(fù)極和總負(fù)繼電器S4之間；且分流器RS與BMS系統(tǒng)連接;所述指示燈L與分壓電阻RO串聯(lián)構(gòu)成分壓回路，與加熱模組并聯(lián)。
[0008]本發(fā)明還提供一種基于上述低溫充電控制系統(tǒng)的低溫充電控制方法，包括:a、啟動(dòng)充電；通過BMS系統(tǒng)控制充電繼電器S1、總負(fù)繼電器S4閉合，并通過BMS系統(tǒng)對(duì)所有單體電池的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)監(jiān)測(cè)加熱模組的實(shí)時(shí)溫度T和動(dòng)力電池組的實(shí)時(shí)電壓U，并設(shè)定可正常充電溫度Tl、加熱充電溫度T2、加熱模組的上限溫度T3、重新加熱溫度T4，加熱充電允許電流I;所述加熱充電溫度T2小于可正常充電溫度Tl，所述重新加熱溫度T4小于加熱模組的上限溫度T3;所述加熱充電允許電流I是動(dòng)力電池組在加熱充電溫度T2下允許輸入的最大電流；
b、流程選擇:啟動(dòng)充電后，若監(jiān)測(cè)到所有的單體電池的溫度均達(dá)到可正常充電溫度Tl，則進(jìn)行正常充電流程，否則進(jìn)入低溫充電流程并在BMS系統(tǒng)中開始加熱計(jì)時(shí);所述正常充電流程中保持充電繼電器S1、總負(fù)繼電器S4閉合，第一加熱繼電器S2、第二加熱繼電器S3斷開，通過BMS系統(tǒng)控制充電機(jī)以正常充電電壓Ul和正常充電電流Il進(jìn)行動(dòng)力電池組的充電，直至充電完成；
C、低溫充電；進(jìn)入低溫充電流程后，BMS系統(tǒng)控制充電繼電器S1、總負(fù)繼電器S4、第一加熱繼電器S2、第二加熱繼電器S3閉合;若有單體電池的溫度未達(dá)到預(yù)設(shè)的加熱充電溫度T2，則先后進(jìn)行預(yù)加熱和加熱充電；所述預(yù)加熱是單獨(dú)給加熱模組輸入電功率，給動(dòng)力電池組加熱;若在啟動(dòng)充電時(shí)或經(jīng)過預(yù)加熱后，所有單體電池的溫度均達(dá)到預(yù)設(shè)的加熱充電溫度T2時(shí)，則進(jìn)行加熱充電;所述加熱充電是同時(shí)給加熱模組和動(dòng)力電池組輸入電功率，同時(shí)進(jìn)行加熱和充電；
d、流程轉(zhuǎn)換;進(jìn)入低溫充電流程后，當(dāng)BMS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到加熱計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)的失效時(shí)間t，且所有的單體電池的溫度均達(dá)到可正常充電溫度Tl，則轉(zhuǎn)為正常充電流程，直至充電完成;
e、充電完成；當(dāng)動(dòng)力電池組的實(shí)時(shí)電壓U和正常充電電壓Ul—致且BMS系統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力電池組SOC值的修正完成后，斷開充電繼電器S1、總負(fù)繼電器S4。
[0009]優(yōu)選的，在步驟a中，通過BMS系統(tǒng)控制總負(fù)繼電器S4先閉合，并對(duì)動(dòng)力電池組的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，未檢測(cè)到異常時(shí)才控制充電繼電器SI閉合，否則報(bào)出禁止充電警報(bào)，斷開總負(fù)繼電器S4，退出充電。
[0010]優(yōu)選的，在步驟c中所述預(yù)加熱過程中，BMS系統(tǒng)控制充電機(jī)分別以BMS監(jiān)測(cè)到的動(dòng)力電池組的實(shí)時(shí)電壓U和加熱模組的額定電流作為輸出電壓和輸出電流，使充電機(jī)輸出的所有電功率都輸入加熱模組;在加熱充電過程中，充電機(jī)以正常充電電壓Ul作為輸出電壓，以加熱模組的額定電流和加熱充電允許電流I的電流值之和作為輸出電流的電流值，給加熱模組和動(dòng)力電池組輸入電功率。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的，在預(yù)加熱過程中，若在所有單體電池的溫度均達(dá)到預(yù)設(shè)的加熱充電溫度T2之前，加熱模組的實(shí)時(shí)溫度T就已達(dá)到了設(shè)定的上限溫度T3，則通過BMS系統(tǒng)斷開第一加熱繼電器S2、第二加熱繼電器S3，控制充電機(jī)分別以BMS監(jiān)測(cè)到的動(dòng)力電池組的實(shí)時(shí)電壓U和充電機(jī)的最小充電電流作為輸出電壓和輸出電流，等加熱模組的實(shí)時(shí)溫度T降低到設(shè)定的重新加熱溫度T4且動(dòng)力電池組中仍有單體電池的溫度尚未達(dá)到預(yù)設(shè)的加熱充電溫度T2時(shí)，控制第一加熱繼電器S2、第二加熱繼電器S3閉合繼續(xù)預(yù)加熱。
[0012]優(yōu)選的，在加熱充電過程中，若在所有單體電池的溫度均達(dá)到可正常充電溫度Tl之前，加熱模組的實(shí)時(shí)溫度T就已達(dá)到加熱模組的上限溫度T3，則斷開第一加熱繼電器S2、第二加熱繼電器S3，控制充電機(jī)分別以BMS監(jiān)測(cè)到的動(dòng)力電池組的實(shí)時(shí)電壓U和充電機(jī)的最小充電電流作為輸出電壓和輸出電流，等加熱模組的實(shí)時(shí)溫度T降低到設(shè)定的重新加熱溫度T4時(shí)，控制第一加熱繼電器S2、第二加熱繼電器S3閉合繼續(xù)進(jìn)行加熱充電。
[0013]優(yōu)選的，在正常充電流程和低溫充電流程中，BMS系統(tǒng)通過分流器RS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電機(jī)的輸出電流，若充電機(jī)實(shí)際輸出電流的電流值與BMS系統(tǒng)中設(shè)定充電機(jī)發(fā)出的電流值不一致時(shí)，則發(fā)出警報(bào)，斷開所有繼電器，退出充電。
[0014]本發(fā)明提供的低溫充電控制系統(tǒng)及控制方法可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池組在低溫情況下的充電，且有效提高充電時(shí)的安全性和可靠性，同時(shí)也可加快低溫時(shí)的充電速度。
【附圖說明】
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