CN102376996B - 蓄电池热***控制策略 - Google Patents

蓄电池热***控制策略 Download PDF

Info

Publication number
CN102376996B
CN102376996B CN201110259730.XA CN201110259730A CN102376996B CN 102376996 B CN102376996 B CN 102376996B CN 201110259730 A CN201110259730 A CN 201110259730A CN 102376996 B CN102376996 B CN 102376996B
Authority
CN
China
Prior art keywords
batteries
set point
point temperatures
temperature
charge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201110259730.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102376996A (zh
Inventor
V·富尔曼斯基
M·雷施曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN102376996A publication Critical patent/CN102376996A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102376996B publication Critical patent/CN102376996B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明涉及蓄电池热***控制策略。一种用于控制电动车辆蓄电池组中温度的方法和***，其维持了蓄电池组性能和长寿命同时最大化了车辆行驶里程。控制器规定了蓄电池组中的最小允许运行温度，其中最小运行温度随蓄电池组电荷状态以及剩余使用寿命的减少而提高。在车辆驾驶操作期间，最小允许温度被算出，并且热量管理***用于仅在必要时加热蓄电池组以升高它的温度超过算出的最小数值。通过最小化使用热量管理***来加热蓄电池组，减少了能量消耗并且提高了车辆行驶里程，同时在蓄电池组性能或耐久性方面没有不利影响。在充电期间运用相同的策略，其减少了所消耗的来自电网的用于加热蓄电池组的能量的量。

Description

蓄电池热***控制策略
技术领域
本发明总体涉及电动车辆蓄电池组热量管理，以及，更加特别地，涉及一种用于管理电动车辆蓄电池组中的温度的方法和***，其允许蓄电池组在高电荷状态和/或高剩余使用寿命时比蓄电池组在低电荷状态和/或低剩余使用寿命时运行在更低的温度，从而减少了花费在蓄电池组加热上的能量并且最大化车辆行驶里程，同时还优化了蓄电池组的性能和耐久性。
背景技术
在今天的车辆市场中电动车辆迅速流行起来。电动车辆提供了几个令人想望的特征，例如在消费者层级上消除了局部排放和石油基燃料的使用，以及潜在地降低了运行成本。电动车辆的关键部件是蓄电池组，其可相当于大部分的车辆成本。在这些车辆中的蓄电池组通常由许多相互连接的单格电池组成，并且能够按需传递大量功率。蓄电池组性能和寿命最大化是电动车辆设计和运行中关键的要考虑的问题。
为了最大化蓄电池组的性能和耐久性，当蓄电池组在车辆运行期间被放电时蓄电池组中的温度必须维持在某一最低数值。现有电动车辆中的控制***通常不考虑电荷状态或蓄电池组的剩余使用寿命就规定了蓄电池组中的恒定的最小温度，并且使用车载热量管理***来确保在车辆运行期间蓄电池组温度处于或高于最小设定点数值。然而，在驾驶操作期间或之前使用热量管理***加热蓄电池组会消耗能量，这减损了车辆的行驶里程。现在已经观察到，对于具有高电荷状态和/或剩余使用寿命的锂离子蓄电池组，如果降低该蓄电池组中的最小设定点温度，则锂离子蓄电池组的性能仍然足可满足车辆需求。此外，降低温度设定点有益于蓄电池耐久性。
在此有机会采用蓄电池组热量管理方法，其根据电荷状态和剩余使用寿命确定最小设定点温度，从而确保最优的蓄电池组性能和寿命，而且通过不花费能量来不必要地给蓄电池组加热从而最大化车辆行驶里程。此种方法可以通过提高车辆行驶里程和减少对来自电网的电能的消耗来提高用户满意度。
发明内容
根据本发明的教导，公开了一种用于控制电动车辆的蓄电池组中温度的方法和***，从而维持了蓄电池组的性能和长寿命，同时最大化车辆行驶里程。控制器规定蓄电池组中最小允许温度作为蓄电池组的电荷状态和剩余使用寿命的函数。这个控制策略反映了当蓄电池组电荷状态和/或剩余使用寿命为高时锂离子蓄电池组可在更低的温度下运行且不会对蓄电池组性能或耐久性有不利的影响的根据。在车辆驾驶操作期间，计算最小允许温度，并且仅在必要时使用热量管理***来加热蓄电池组以将它的温度升高至超过计算出来的最小数值。通过最小化使用热量管理***加热蓄电池组，减少了能量消耗并且增加了车辆行驶里程。在充电期间采用同样的热量管理策略，其可通过避免非必要地加热蓄电池组来减少所消耗的来自电网的能量的量。
本申请也提供了下述方案：
方案1.用于蓄电池组热量管理的方法，所述方法包括：
确定蓄电池组的电荷状态并且指定最新确定的电荷状态为当前电荷状态；
确定蓄电池组的剩余使用寿命；
定义用于蓄电池组运行的最小设定点温度，其中最小设定点温度基于所要求的蓄电池组性能、蓄电池组的电荷状态、和蓄电池组的剩余使用寿命；
测量蓄电池组中的温度；和
控制蓄电池组中的温度以防止蓄电池组在温度低于最小设定点温度时被运行。
方案2.根据方案1的方法，其中定义用于蓄电池组运行的最小设定点温度包括随着蓄电池组的电荷状态的减少而提高最小设定点温度。
方案3.根据方案1的方法，其中定义用于蓄电池组运行的最小设定点温度包括随着蓄电池组的剩余使用寿命的减少而提高最小设定点温度。
方案4.根据方案1的方法，其中控制蓄电池组中的温度包括加热蓄电池组直到蓄电池组中的温度上升至当前电荷状态和剩余使用寿命处的最小设定点温度。
方案5.根据方案1的方法，其中控制蓄电池组中的温度包括控制穿过蓄电池组的流体流来加热蓄电池组。
方案6.根据方案1的方法，其中蓄电池组用在电动车辆中。
方案7.根据方案1的方法，其中蓄电池组是锂离子蓄电池组。
方案8.一种用于电动车辆中的锂离子蓄电池组的热量管理的方法，所述方法包括：
确定蓄电池组的电荷状态并且指定最新确定的电荷状态为当前电荷状态；
确定蓄电池组的剩余使用寿命；
定义用于蓄电池组运行的第一最小设定点温度，其中第一最小设定点温度基于所要求的蓄电池组性能、蓄电池组的电荷状态、和蓄电池组的剩余使用寿命；
定义用于蓄电池组运行的第二最小设定点温度，其中第二最小设定点温度基于所要求的蓄电池组性能、蓄电池组的电荷状态、和蓄电池组的剩余使用寿命；
定义用于蓄电池组运行的最大设定点温度；
测量蓄电池组中的温度；和
基于第一最小设定点温度、第二最小设定点温度、和最大设定点温度来控制蓄电池组中的温度。
方案9.根据方案8的方法，其中定义用于蓄电池组运行的第一最小设定点温度包括随着蓄电池组的电荷状态的减少而提高第一最小设定点温度。
方案10.根据方案8的方法，其中定义用于蓄电池组运行的第一最小设定点温度包括随着蓄电池组的剩余使用寿命的减少而提高第一最小设定点温度。
方案11.根据方案8的方法，其中第一最小设定点温度基于性能考虑因素并且第二最小设定点温度基于蓄电池组的耐久性考虑因素。
方案12.根据方案8的方法，其中控制蓄电池组中的温度包括选择第一最小设定点温度或第二最小设定点温度，并且加热蓄电池组直到蓄电池组中的温度升高至在当前电荷状态和剩余使用寿命处所选择的设定点温度。
方案13.根据方案8的方法，其中控制蓄电池组中的温度包括从蓄电池组中移走热量直到蓄电池组中的温度被降低到最大设定点温度。
方案14.根据方案8的方法，其中控制蓄电池组中的温度包括控制穿过蓄电池组的流体流来加热蓄电池组或从蓄电池组中移走热量。
方案15.用于向设备提供电能的蓄电池组的热量管理***，所述热量管理***包括：
多个传感器，用于测量蓄电池组中的电压和蓄电池组中的温度，其中测得的电压用于确定蓄电池组的电荷状态，并且最后确定的电荷状态被指定为当前电荷状态；
确定蓄电池组的剩余使用寿命的装置；
用于加热蓄电池组或从蓄电池组中移走热量的加热和冷却***；和
用于管理蓄电池组中的温度的控制器，所述控制器迅速响应于来自传感器的测量信号并且配置为控制加热和冷却***以根据蓄电池组的电荷状态和蓄电池组的剩余使用寿命控制蓄电池组中的温度。
方案16.根据方案15的热量管理***，其中控制器配置为通过定义第一最小设定点温度，并且命令加热和冷却***加热蓄电池组直到蓄电池组中的温度升高至当前电荷状态和剩余使用寿命处的第一最小设定点温度来控制蓄电池组中的温度。
方案17.根据方案16的热量管理***，其中控制器随着蓄电池组电荷状态的减少而提高第一最小设定点温度，以及随着蓄电池组的剩余使用寿命的减少而提高第一最小设定点温度。
方案18.根据方案16的热量管理***，其中控制器还定义了第二最小设定点温度，第一最小设定点温度基于蓄电池组的性能考虑因素，并且第二最小设定点温度基于蓄电池组的耐久性考虑因素，并且其中控制器包括选择第一最小设定点温度或第二最小设定点温度的规则。
方案19.根据方案15的热量管理***，其中控制器配置为通过定义最大设定点温度，并且命令加热和冷却***从蓄电池组中移走热量直到蓄电池组中的温度被降低至最大设定点温度来控制蓄电池组中的温度。
方案20.根据方案15的热量管理***，其中蓄电池组是锂离子蓄电池组并且所述设备是电动车辆。
结合相应的附图，本发明的附加特征将通过下面的描述和附加权利要求而变得明显。
附图说明
图1是电动车辆蓄电池组热量管理***的示意图；
图2是按照本发明的作为电荷状态和剩余使用寿命的函数的蓄电池组中最小允许温度的曲线图；和
图3是用于管理作为电荷状态和剩余使用寿命的函数的蓄电池组中温度的方法的过程流程图。
具体实施方式
对本发明的致力于蓄电池热***控制策略的实施例的下述讨论本质上只是示例性的，并且决不是打算限制发明或其应用或使用。例如，本发明虽具有电动车辆的蓄电池组的特别应用，但也可被等同地应用于汽油/电动或者燃料电池/电动混合动力车辆的蓄电池组，多用途车辆的蓄电池组，诸如铲车，和非基于车辆的蓄电池组。
在电动车辆的设计中，蓄电池组性能和耐久性，以及车辆行驶里程是关键考虑因素。本领域众所周知如果蓄电池组在过低的温度下运行，锂离子蓄电池的性能将变差。因此，电动车辆通常包括车载热量管理***以维持蓄电池组的温度高于某一数值，其被认为能产生最优的性能和蓄电池组寿命。在现有电动车辆中的热量管理***通常规定了蓄电池组中单一的最小允许温度，并且必要时启动热量管理***以维持蓄电池组温度位于或超过这个固定界限。然而，蓄电池组热量管理***的运行耗费能量，这减损了车辆的行驶里程。提出了一个新的热量管理***策略，其中在许多情况下允许更低的蓄电池组温度，从而减少由热量管理***所消耗的加热能量的数量。
除了上述的最小蓄电池组温度考虑因素之外，还必须控制电动车辆蓄电池组以防止温度变得过高。虽然蓄电池组冷却策略不是本发明的主题，但在此公开的蓄电池组热量管理策略对冷却策略产生有利的影响，这些将在下面描述。
最近的测试已经揭示锂离子蓄电池组的性能不仅是温度的函数，而且是电荷状态与蓄电池组的使用年限的函数。就是说，高电荷状态的蓄电池组可以比低电荷状态的蓄电池组在更低的温度运行，并且新蓄电池组可以比老蓄电池组在更低的温度运行。本发明运用这一现象设计热量管理***以维持蓄电池组性能和长寿命，并且还最大化电动车辆行驶里程。如果蓄电池组处于高电荷状态和/或还剩下其大部分剩余寿命时，上述内容是通过审慎地使用热量管理***并允许蓄电池组以比以前允许的温度稍低的温度运行来实现的。
图1是电动车辆蓄电池组热量管理***10的示意图。车辆12使用电动马达(未示出)作为推进，通过蓄电池组14为马达提供电能。蓄电池组14配备了多个传感器16，包含监测蓄电池组14中的温度和电荷状态的装置。传感器16也可监测多种蓄电池组性质，这些性质用于计算蓄电池组14的使用年限，或可选择地，它的剩余使用寿命。其它参数也可通过传感器16监测，并且温度和电荷状态可通过传感器16在遍及蓄电池组14的多个位置处来测量。加热和冷却***18用于必要时加热或冷却蓄电池组以维持蓄电池组14中的温度在规定范围之内，这将在下面描述。
加热和冷却***18通过流体管线20连接至蓄电池组14，该管线将冷却或加热的流体传递至蓄电池组14并且将流体返回至加热和冷却***18。流体管线20中的流体可以是液体，例如制冷剂；空气或其它气体；或液体和气体两相混合物。加热和冷却***18可以是适合于此处所述目的的任何类型，包括具有外加的加热器的传统基于制冷剂的冷却***，通过流体管线20传递辅助流体的二级***，热量存储***，该热存储***将来自蓄电池组14的热量存储于流体并且要么通过散热器将热量驱散至外界环境要么利用该热量随后加热车辆12内部，以及其它类型。
基于由传感器16监测的蓄电池组14的状况，控制器22被用于控制加热和冷却***18。控制器22经由连接24与传感器16通讯，并且经由连接26与加热和冷却***18通讯。连接24和26可以是有线的或无线的。控制器22配置为在必要时启动加热和冷却***18以加热或冷却蓄电池组14从而维持蓄电池组14的温度在规定范围之内，其中规定的温度范围取决于蓄电池组14的电荷状态和剩余使用寿命。在下面剩余的讨论中，仅讨论热量管理策略的涉及加热蓄电池组至规定的最小设定点温度的部分，这是本发明的主题。
图2是展示了在蓄电池组14中作为蓄电池组14的电荷状态和剩余使用寿命的函数的最小允许温度的曲线图40，也被称为的最小设定点温度。曲线图40在水平轴42上标出了蓄电池组14的电荷状态百分比，并且在垂直轴44上标出了蓄电池组14的最小允许温度。如果蓄电池组14位于它的寿命开始(BOL)或剩余使用寿命为100％时，曲线46展示了在任意特定电荷状态下蓄电池组14可运行的最小温度。如果蓄电池组14位于它的寿命尽头(EOL)或剩余使用寿命接近0％时，曲线48代表了在任意特定电荷状态下蓄电池组14可运行的最小温度。由曲线46和48所示的最小允许温度是由所要求的放电和充电性能所决定的。线50代表一个恒定或固定的最小运行温度，其对用在当今的电动车辆中的现有热量管理***来说是典型的。
点52展示了在蓄电池组14具有75％的电荷状态以及65％的剩余使用寿命的运行情况下的设定点温度。就是说，点52是从曲线48至曲线46的距离的65％。距离54展示了在本发明的策略和传统的热量管理策略之间设定点温度的不同，本发明的策略考虑了蓄电池组14的电荷状态和剩余使用寿命，传统的热量管理策略规定了在蓄电池组14中的固定的最小运行温度。距离54与由可变设定点策略节省的加热能量的数量成比例，这直接转化为电动车辆12增加的行驶里程。虽然已经从曲线图40省略了单位，注意到当蓄电池组14具有高电荷状态并且接近寿命开始时，公开的可变设定点温度和传统的固定设定点温度之间的差值可以是20摄氏度或更多。
点56代表在蓄电池组14具有25％的电荷状态以及50％的剩余使用寿命的运行情况下的设定点温度。即使在这个相对放电和老化的状态下，蓄电池组14可运行于比由传统固定设定点策略规定的温度更低的温度。仅当蓄电池组14达到非常低的电荷状态并且是接近它的使用寿命尽头时，最小允许运行温度才接近传统固定设定点温度，如曲线48的最左端所示。
除如上所述地直接节省加热能量之外，如果蓄电池组情况允许，在较低温度下运行蓄电池组14的策略还有第二个好处。第二个好处是在稍后的运行循环中需要花在冷却蓄电池组14上的能量更少。在本领域中众所周知，当被放电时锂离子蓄电池组会产生热量。因此，在具有固定最小温度设定点的传统热量管理***处于典型的冷天气的情况下，蓄电池组14在车辆可开始运行前将不得不被加热至曲线图40上的线50所展示的温度。然后，随着车辆12被驱动并且蓄电池组14放电，蓄电池组14的温度将升高，可能达到蓄电池组加热和冷却***18将不得不被以冷却模式运行从而防止蓄电池组14过热的数值，而避免影响耐久性。通过当接近满电荷时允许在蓄电池组14处于低得多的温度下开始驾驶操作，本发明的热量管理策略极大地减少了蓄电池组14在同一驾驶循环中稍后将不得不被冷却的可能性。而且，使用本发明的热量管理策略，整体温度分布更低，这有利于蓄电池组的耐久性。
曲线图40中所示的曲线46的形状来源于锂离子蓄电池组的大量测试。测试测量了作为温度、电荷状态、和寿命时间退化的函数的蓄电池组性能。虽然本领域中众所周知锂离子蓄电池组的性能随温度下降而显著下降，但测试说明阈值温度，低于该阀值温度蓄电池组14将不再提供所需的性能，对于完全充电的蓄电池组来说要比几乎被放完电的蓄电池组的低，且在蓄电池组寿命的开始阶段的阈值温度比蓄电池组的寿命接近尽头时要低。换句话说，在所测试的几乎被完全放电的锂离子蓄电池组中低得足以引起显著性能退化的温度，在几乎完全充电的相同测试蓄电池组中没有引起显著的性能退化。对于蓄电池组寿命的开始阶段，对作为在任意给定的电荷状态下维持良好的蓄电池组性能的最小允许运行温度的测试数据进行绘制，产生曲线46。同样地，对于蓄电池组寿命的尽头，对作为在任意给定的电荷状态处维持良好的蓄电池组性能的最小允许运行温度的测试数据进行绘制，产生曲线48。
当给蓄电池组14再充电时可变设定点温度策略也可节省能量。当蓄电池组14需要被再充电时，它通常是处于低电荷状态的情况。在低环境温度情况下，蓄电池组14也处于相对低的温度。曲线图40的点58展示了该低电荷状态状态，低温情况。使用传统的热量管理***，蓄电池组14可能被再充电并且加热至恒定设定点线50的温度。但在本发明的策略下，通过根据电荷状态、退化、和温度使再充电能量适应蓄电池性能，可使蓄电池组14被再充电至完全充电情况，无需额外加热。蓄电池组再充电自然产生一些热量，从而当充满电时蓄电池组温度将处于允许运行范围之内。通过在再充电期间不加入来自加热和冷却***18的热量，可变设定点温度策略减少了所消耗的来自电网的能量的数量。
按照下述过程，基于曲线图40的控制策略可被编程在控制器22中以提高车辆12的行驶里程，同时确保蓄电池组14的优良性能。
图3是过程的流程图80，其可被控制器22用于管理加热和冷却***18的运行。在方框82处，由传感器16测定蓄电池组14的电荷状态。在方框84处，不管是由传感器16或是借助于置于控制器22中的时间表，确定蓄电池组14的剩余使用寿命。在方框86处，控制器22根据来自方框82的电荷状态和来自方框84的剩余使用寿命计算出蓄电池组14的性能不会显著降低的最小设定点温度。
虽然在曲线图40中曲线46和48示出为没有给定的温度或电荷状态值的通用形状，但实际应用中曲线46和48将被具体地定义从而可查出任意给出的从0％至100％电荷状态的最小设定点温度(例如摄氏度)。然后在方框86通过基于蓄电池组14的剩余使用寿命的百分比在曲线46和48之间进行插值，来确定基于性能的设定点温度。
在方框88处，蓄电池组14中的实际温度由传感器16测得。蓄电池组温度提供给方框90，在方框90处定义了整体蓄电池组温度控制。方框90确定是在方框92处命令加热和冷却***18加热，还是在方框94处命令加热和冷却***18冷却，或两者都不。
如上讨论，锂离子蓄电池组的性能作为电荷状态、剩余使用寿命、和温度的函数而变化。除该性能考虑因素之外，锂离子蓄电池组的耐久性也可被运行温度影响。为了该目的，也可定义基于耐久性考虑因素的最小允许运行温度。这个基于耐久性的最小设定点温度是在流程方框图80的方框96中计算出。将基于耐久性的更低的设定点温度提供给整体蓄电池组温度控制方框90，其确定命令是在方框92处加热还是在方框94处冷却，或二者都不。整体蓄电池组温度控制方框90基于以性能为基础的最小温度考虑因素和以耐久性为基础的最小温度考虑因素，以及可能需要被考虑的最大温度界限来确定是需要加热还是冷却。可变规则可被定义用于确定是基于性能的设定点温度还是基于耐久性的设定点温度优先。
通过使用上述控制策略，可实现电动车辆行驶里程的显著提高，因为能量在行驶前没有不必要地被用于加热蓄电池组14。通过使用上述可变设定点温度控制策略，所消耗的来自电网消耗的能量数量也减少了，因为在充电过程期间蓄电池组14没有非必要的加热。
除了电动车辆外，上述热量管理***策略也适用于混合动力汽油/电动或燃料电池/电动车辆，其中由于减少了蓄电池组加热而节省能量导致了燃油经济性提高，其最终转换为行驶里程的提高。
前述的讨论仅仅公开和描述了本发明的示例性实施例。本领域技术人员将容易地从这些讨论和相应的附图和权利要求中意识到在不背离本发明的实质和范围的情况下，可进行各种变化，修改和变形，本发明的范围由下面的权利要求限定。

Claims (19)

1.用于蓄电池组热量管理的方法，所述方法包括：
确定蓄电池组的电荷状态并且指定最新确定的电荷状态为当前电荷状态；
确定蓄电池组的剩余使用寿命；
定义用于蓄电池组运行的最小设定点温度，其中最小设定点温度基于所要求的蓄电池组性能、蓄电池组的电荷状态、和蓄电池组的剩余使用寿命；
测量蓄电池组中的温度；和
控制蓄电池组中的温度以防止蓄电池组在温度低于最小设定点温度时被运行。
2.根据权利要求1的方法，其中定义用于蓄电池组运行的最小设定点温度包括随着蓄电池组的电荷状态的减少而提高最小设定点温度。
3.根据权利要求1的方法，其中定义用于蓄电池组运行的最小设定点温度包括随着蓄电池组的剩余使用寿命的减少而提高最小设定点温度。
4.根据权利要求1的方法，其中控制蓄电池组中的温度包括加热蓄电池组直到蓄电池组中的温度上升至当前电荷状态和剩余使用寿命处的最小设定点温度。
5.根据权利要求1的方法，其中控制蓄电池组中的温度包括控制穿过蓄电池组的流体流来加热蓄电池组。
6.根据权利要求1的方法，其中蓄电池组用在电动车辆中。
7.根据权利要求1的方法，其中蓄电池组是锂离子蓄电池组。
8.一种用于电动车辆中的锂离子蓄电池组的热量管理的方法，所述方法包括：
确定蓄电池组的电荷状态并且指定最新确定的电荷状态为当前电荷状态；
确定蓄电池组的剩余使用寿命；
定义用于蓄电池组运行的第一最小设定点温度，其中第一最小设定点温度基于所要求的蓄电池组性能、蓄电池组的电荷状态、和蓄电池组的剩余使用寿命；
定义用于蓄电池组运行的第二最小设定点温度，其中第二最小设定点温度基于蓄电池组的耐久性考虑因素、蓄电池组的电荷状态、和蓄电池组的剩余使用寿命；
定义用于蓄电池组运行的最大设定点温度；
测量蓄电池组中的温度；和
基于第一最小设定点温度、第二最小设定点温度、和最大设定点温度来控制蓄电池组中的温度。
9.根据权利要求8的方法，其中定义用于蓄电池组运行的第一最小设定点温度包括随着蓄电池组的电荷状态的减少而提高第一最小设定点温度。
10.根据权利要求8的方法，其中定义用于蓄电池组运行的第一最小设定点温度包括随着蓄电池组的剩余使用寿命的减少而提高第一最小设定点温度。
11.根据权利要求8的方法，其中控制蓄电池组中的温度包括选择第一最小设定点温度或第二最小设定点温度，并且加热蓄电池组直到蓄电池组中的温度升高至在当前电荷状态和剩余使用寿命处所选择的设定点温度。
12.根据权利要求8的方法，其中控制蓄电池组中的温度包括从蓄电池组中移走热量直到蓄电池组中的温度被降低到最大设定点温度。
13.根据权利要求8的方法，其中控制蓄电池组中的温度包括控制穿过蓄电池组的流体流来加热蓄电池组或从蓄电池组中移走热量。
14.用于向设备提供电能的蓄电池组的热量管理***，所述热量管理***包括：
多个传感器，用于测量蓄电池组中的电压和蓄电池组中的温度，其中测得的电压用于确定蓄电池组的电荷状态，并且最后确定的电荷状态被指定为当前电荷状态；
确定蓄电池组的剩余使用寿命的装置；
用于加热蓄电池组或从蓄电池组中移走热量的加热和冷却***；和
用于管理蓄电池组中的温度的控制器，所述控制器迅速响应于来自传感器的测量信号并且配置为控制加热和冷却***以根据蓄电池组的电荷状态和蓄电池组的剩余使用寿命控制蓄电池组中的温度。
15.根据权利要求14的热量管理***，其中控制器配置为通过定义第一最小设定点温度，并且命令加热和冷却***加热蓄电池组直到蓄电池组中的温度升高至当前电荷状态和剩余使用寿命处的第一最小设定点温度来控制蓄电池组中的温度。
16.根据权利要求15的热量管理***，其中控制器随着蓄电池组电荷状态的减少而提高第一最小设定点温度，以及随着蓄电池组的剩余使用寿命的减少而提高第一最小设定点温度。
17.根据权利要求15的热量管理***，其中控制器还定义了第二最小设定点温度，第一最小设定点温度基于蓄电池组的性能考虑因素，并且第二最小设定点温度基于蓄电池组的耐久性考虑因素，并且其中控制器包括选择第一最小设定点温度或第二最小设定点温度的规则。
18.根据权利要求14的热量管理***，其中控制器配置为通过定义最大设定点温度，并且命令加热和冷却***从蓄电池组中移走热量直到蓄电池组中的温度被降低至最大设定点温度来控制蓄电池组中的温度。
19.根据权利要求14的热量管理***，其中蓄电池组是锂离子蓄电池组并且所述设备是电动车辆。
CN201110259730.XA 2010-08-02 2011-08-02 蓄电池热***控制策略 Expired - Fee Related CN102376996B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/848726 2010-08-02
US12/848,726 US8410760B2 (en) 2010-08-02 2010-08-02 Battery thermal system control strategy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102376996A CN102376996A (zh) 2012-03-14
CN102376996B true CN102376996B (zh) 2014-12-10

Family

ID=45527555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110259730.XA Expired - Fee Related CN102376996B (zh) 2010-08-02 2011-08-02 蓄电池热***控制策略

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8410760B2 (zh)
CN (1) CN102376996B (zh)
DE (1) DE102011108648B4 (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8841881B2 (en) 2010-06-02 2014-09-23 Bryan Marc Failing Energy transfer with vehicles
DE102010048387A1 (de) * 2010-10-13 2012-04-19 Audi Ag Verfahren zum Ermitteln der Reichweite eines Kraftfahrzeugs
JP5822410B2 (ja) * 2011-03-10 2015-11-24 エルジー ケム． エルティーディ． 安定した測定ユニットを備えたバッテリーパック
US9007027B2 (en) * 2012-01-31 2015-04-14 Green Charge Networks Llc Charge management for energy storage temperature control
US8981727B2 (en) 2012-05-21 2015-03-17 General Electric Company Method and apparatus for charging multiple energy storage devices
FR2997233A1 (fr) * 2012-10-23 2014-04-25 Renault Sa Gestion de batterie d'un vehicule non branche a une source d'energie externe
EP2736100B1 (de) * 2012-11-22 2017-06-21 Samsung SDI Co., Ltd. Elektronikeinheit mit Temperaturmesseinrichtung für ein Batteriesystem
DE102014007311A1 (de) 2014-05-17 2015-11-19 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs
FR3030768B1 (fr) * 2014-12-22 2018-04-06 Renault S.A.S Procede de gestion d'energie d'une batterie de traction d'un vehicule hybride rechargeable.
US10355327B1 (en) 2015-10-30 2019-07-16 Loon Llc Dynamic battery pack thermal management
WO2017218906A1 (en) 2016-06-17 2017-12-21 Carrier Corporation Hot gas bypass for battery pack cold start
US10780885B2 (en) 2016-11-18 2020-09-22 Ford Global Technologies, Llc Vehicle systems and methods for electrified vehicle battery thermal management based on anticipated power requirements
EP3607608A4 (en) 2017-04-03 2021-01-13 Yotta Solar, Inc. THERMALLY REGULATED MODULAR ENERGY ACCUMULATOR DEVICE AND METHODS
US10300808B2 (en) 2017-04-20 2019-05-28 Nio Usa, Inc. Preconditioned charging using an autonomous vehicle
JP6546959B2 (ja) * 2017-06-14 2019-07-17 本田技研工業株式会社 車両
CN109962316B (zh) * 2017-12-26 2022-05-13 比亚迪股份有限公司 一种电池***热管理方法及装置
US10870368B2 (en) 2018-04-16 2020-12-22 Nio Usa, Inc. Systems and methods of battery thermal management
US11228197B2 (en) * 2019-04-17 2022-01-18 The Hong Kong University Of Science And Technology Energy conversion system and method by phase transforming materials
GB2591236A (en) * 2020-01-21 2021-07-28 Daimler Ag A method for determining a charging strategy for a high voltage battery of an electrically powered motor vehicle, as well as a battery charging management sys
CN113690514B (zh) * 2020-05-19 2024-03-19 比亚迪股份有限公司 一种电池温度控制方法、装置、设备及介质
CN113659247A (zh) * 2021-07-29 2021-11-16 恒大新能源技术(深圳)有限公司 电池热管理方法及电池管理***
US11545848B1 (en) 2021-08-07 2023-01-03 8Me Nova, Llc Systems and methods for improved battery energy storage system thermal management
CN114094234A (zh) * 2021-10-26 2022-02-25 华人运通(江苏)技术有限公司 一种电池加热控制方法、装置、设备及介质
WO2023107513A1 (en) * 2021-12-06 2023-06-15 Sustainable Energy Technologies, Inc. Electric vehicle supercapacitor thermal management

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5215834A (en) * 1992-02-18 1993-06-01 Globe Union Inc. Battery thermal control system and method
CN1744374A (zh) * 2004-09-02 2006-03-08 日产自动车株式会社 组电池容量控制***和方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6225780B1 (en) * 2000-02-24 2001-05-01 General Motors Corporation Battery charge maintenance through opportunity equalization
JP4001725B2 (ja) * 2001-04-16 2007-10-31 松下電器産業株式会社 電池パックの物理量測定装置
US6902319B2 (en) * 2003-10-02 2005-06-07 Daimlerchrysler Corporation Vehicular battery temperature estimation
JP4314223B2 (ja) * 2004-09-24 2009-08-12 株式会社東芝 回生用蓄電システム、蓄電池システムならびに自動車
WO2007048366A1 (de) * 2005-10-28 2007-05-03 Temic Automotive Electric Motors Gmbh Verfahren und vorrichtung zur steuerung des arbeitspunktes einer batterie
JP5089883B2 (ja) * 2005-12-16 2012-12-05 日立ビークルエナジー株式会社 蓄電池管理装置
JP5162100B2 (ja) * 2006-03-07 2013-03-13 プライムアースＥｖエナジー株式会社 二次電池の温度制御装置及び車両用電池パック並びに二次電池の温度制御プログラム
JP4745879B2 (ja) * 2006-04-06 2011-08-10 日立ビークルエナジー株式会社 ハイブリッド車両制御システム、ハイブリッド車両制御方法及び車両用蓄電池制御システム
US8324868B2 (en) * 2007-08-24 2012-12-04 Valence Technology, Inc. Power source with temperature sensing
JP5436785B2 (ja) * 2008-02-21 2014-03-05 プライムアースＥｖエナジー株式会社 電源装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5215834A (en) * 1992-02-18 1993-06-01 Globe Union Inc. Battery thermal control system and method
CN1744374A (zh) * 2004-09-02 2006-03-08 日产自动车株式会社 组电池容量控制***和方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2009-199870A 2009.09.03 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011108648A1 (de) 2012-03-15
US20120029724A1 (en) 2012-02-02
US8410760B2 (en) 2013-04-02
CN102376996A (zh) 2012-03-14
DE102011108648B4 (de) 2016-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102376996B (zh) 蓄电池热***控制策略
CN102376995B (zh) 用于电动车辆中蓄电池冷却***的优化设计和运行的方法
CN110015196B (zh) 电动汽车、电池热管理供电***及其控制方法
US8082743B2 (en) Battery pack temperature optimization control system
US9919710B2 (en) Power storage system
CN105799450B (zh) 蒸汽压缩式热泵***中的除冰控制
US9770961B2 (en) Intermittent operation of battery temperature control system
US10086718B2 (en) System and method for operating a battery pack
CN102897019A (zh) 用于管理电动车的废热的***和方法
US11043834B2 (en) Method and system of predicting recharging of battery of vehicle at charging station and correspondent pre-cooling of the battery using cold storage as the vehicle is being driven to the charging station
CN104852103A (zh) 一种用于调节动力电池温度的装置、方法及汽车
EP3463965B1 (en) A method and system for thermal conditioning of a battery pack
JP2013109859A (ja) 電池制御装置
KR102647199B1 (ko) 친환경 차량의 배터리 관리 시스템 및 방법
CN112216905B (zh) 蓄电池温度控制***、方法及具有其的车辆
US20150050574A1 (en) Device and method for controlling cogeneration system
CN111055656A (zh) 一种电动汽车蓄热蓄冷空调***、调峰调频***及方法
CN113330818A (zh) 用于加热罐的方法
CN103575545A (zh) 用于诊断电动车辆中的主动冷却***的性能的方法和***
CN117227398A (zh) 一种蓄热式热泵热管理***及控制方法
CN118099613A (zh) 应用于电动叉车的电池加热控制方法、电子装置及电动叉车
CN117284157A (zh) 动力电池的冷却控制方法和控制装置、存储介质、车辆
CN113815493A (zh) 一种电池***加热控制方法
KR20230143647A (ko) 전기 자동차용 온도 제어 시스템
CN104512215A (zh) 用于控制汽车空调压缩机的方法和实现该方法的装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141210

Termination date: 20200802