[發明專利]寒區電動汽車動力電池智能柔性預熱方法及系統

有效

• 申請號: 202110553682.9
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113346164B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 商云龍;陳桂成;張承慧;張奇;段彬;殷培鑫
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01M10/615
• 分類號: H01M10/615;H01M10/625;H01M10/633;H01M10/637;B60L58/27
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明提供了一種寒區電動汽車動力電池智能柔性預熱方法及系統，獲取電池的溫度信息，結合歷史信息和目標溫度計算得交流預熱器所需頻率，利用交流預熱器按所需頻率對電池進行預熱；所述交流預熱器所需頻率的計算原則為如果目標預熱速率大于上一周期的預熱速率，則加快電池的預熱速率，如果目標預熱速率小于上一周期的預熱速率，則減緩電池預熱速度，直至誤差收斂為零。本發明可以根據上一周期和所需的預熱速率分段調節交流電流的大小，對于電池的內部溫度均勻性好，且具有較好的魯棒性和可靠性。

技術領域

本發明屬于電池控制技術領域，具體涉及一種寒區電動汽車動力電池智能柔性預熱方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

新能源汽車的電池是整個動力系統的關鍵。然而，在寒冷的氣候下，鋰離子電池的能量和功率特性會出現嚴重衰減，影響電池的循環壽命和使用安全。為提高動力電池的低溫性能，需要對電池進行預熱。

現有的電池低溫預熱技術可分為內部預熱法和外部預熱法。外部預熱法利用外部熱源從外部實現電池預熱，但往往預熱速率較低，容易在電池內部形成較大的梯度，導致電池的不一致性增大，電池壽命衰退加速。而內部預熱方法是在充放電過程中利用電池內阻從電芯內部產熱，溫度一致性好，同時具有預熱速度快，效率高等優點。

中國發明專利申請(申請號201910032329.9)提出了一種鋰電池交流電內部預熱電路及預熱方法，實現了電池低溫狀態下的快速內部預熱，雖然相對于外部預熱，預熱速度明顯提高，但沒有考慮到對電池的損傷，只是機械的對電池循環充放電利用內阻產熱，沒有對電流的幅值、頻率進行約束，不能實現交流預熱的綜合最優。

當前，基于升壓-降壓轉換器的車載交流預熱器，由于高效率和良好的一致性得到廣泛應用。然而，對于交流預熱器，一個關鍵但具有挑戰性的問題是如何控制預熱電流在不損傷電池的條件下滿足預熱速度。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種寒區電動汽車動力電池智能柔性預熱方法及系統，本發明可以根據上一周期和所需的預熱速率分段調節交流電流的大小，對于電池的內部溫度均勻性好，且具有較好的魯棒性和可靠性。

根據一些實施例，本發明采用如下技術方案：

一種寒區電動汽車動力電池智能柔性預熱方法，包括以下步驟：

獲取電池的溫度信息，結合歷史信息和目標溫度計算得交流預熱器所需頻率，利用交流預熱器按所需頻率對電池進行預熱；

所述交流預熱器所需頻率的計算原則為：如果目標預熱速率大于上一周期的預熱速率，則加快電池的預熱速率，如果目標預熱速率小于上一周期的預熱速率，則減緩電池預熱速度，直至誤差收斂為零。

作為可選擇的實施方式，在預熱過程中，控制所述交流預熱器的交流電流幅值小于負極的平衡電位與電池阻抗模的比值。

作為可選擇的實施方式，所述所需頻率為：

其中，γ代表確定的高增益常數，Δt_K-1是預熱周期，ΔT_K-1是上一周期的增加溫度，T_t為目標溫度，亦為第K個周期的終止溫度，T_k為第K個周期的初始溫度，t_t為第K個周期的終止時刻，t_K為第K個周期的初始時刻。

一種寒區電動汽車動力電池智能柔性預熱系統，包括：

采集模塊，用于獲取電池的溫度信息；