CN110416640A - 组合动力电池充放电控制方法、***及汽车 - Google Patents

组合动力电池充放电控制方法、***及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种组合动力电池充放电控制方法、***及汽车，涉及动力电池领域，其中，组合动力电池充放电控制方法，包括：获取组合动力电池的第一电池的温度信息；当所述第一电池的温度信息低于第一温度阈值时，控制所述组合动力电池的第二电池放电对所述第一电池加热；当所述第一电池的温度信息不低于第二温度阈值时，控制对所述第一电池充电。本发明在低温充电环境下，先通过第二电池将第一电池加热至适合充电操作的温度后，再对第一电池实施充电，能够克服第一电池在低温环境下充电性能不稳定、容易发生安全事故的缺陷。

Description

组合动力电池充放电控制方法、***及汽车
技术领域
本发明涉及动力电池领域，尤其涉及一种组合动力电池充放电控制方法、***及汽车。
背景技术
随着国家石油资源短缺与人们日益增长的出行需求之间的供需矛盾问题突显，新能源汽车得到不断发展。动力电池作为新能源汽车的关键部件，其能量密度直接影响车辆纯电续航里程，低温可靠性直接影响车辆的低温启动和车辆使用的地域范围。
锂离子电池是新能源汽车普遍采用的动力电池类型。虽然，锂离子电池具有平均电压高，能量密度高，储存寿命长(可达10年)，高温性能好的优点而被广泛使用，但是其安全性能差，低温充电性能不稳定等是其发展的障碍。
可见，现有技术中存在低温环境下动力电池中的锂离子电池充电性能较不稳定的缺陷。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种组合动力电池充放电控制方法、***及汽车，用以解决低温环境下动力电池中的锂离子电池充电性能不稳定的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供的组合动力电池充放电控制方法，包括：
获取组合动力电池的第一电池的温度信息；
当所述第一电池的温度信息低于第一温度阈值时，控制所述组合动力电池的第二电池放电对所述第一电池加热；
当所述第一电池的温度信息不低于第二温度阈值时，控制对所述第一电池充电。
可选地，所述获取组合动力电池的第一电池的温度信息之后，所述方法还包括如下至少一项：
当所述第一电池的温度信息低于第一温度阈值时，控制停止对所述第一电池充电；
当所述第一电池的温度信息不低于第二温度阈值，且所述第二电池处于放电状态时，控制所述第二电池停止放电。
可选地，所述第一温度阈值小于或等于所述第二温度阈值。
可选地，所述第一电池为锂离子电池，所述第二电池为铅酸电池。
本发明实施例还提供了一种组合动力电池充放电控制***，包括：
电池管理***BMS，用于获取组合动力电池的第一电池的温度信息；
放电电流控制器，用于当所述第一电池的温度信息低于第一温度阈值时，控制所述组合动力电池的第二电池放电对所述第一电池加热；
充电电流控制器，用于当所述第一电池的温度信息不低于第二温度阈值时，控制对所述第一电池充电。
可选地，还包括如下至少一项：
充电电流控制器，还用于当所述第一电池的温度信息低于第一温度阈值时，控制停止对所述第一电池充电；
放电电流控制器，还用于当所述第一电池的温度信息不低于第二温度阈值，且所述第二电池处于放电状态时，控制所述第二电池停止放电。
可选地，所述第一温度阈值小于或等于所述第二温度阈值。
可选地，所述第一电池为锂离子电池，所述第二电池为铅酸电池。
可选地，所述组合动力电池还包括：
温度控制板，所述温度控制板至少用于安装所述第一电池；
液冷管，所述液冷管安装在所述温度控制板上；
其中，所述第二电池至少能够通过加热所述液冷管并利用所述温度控制板进行热传导的方式，对所述第一电池进行加热。
本发明实施例还提供了一种汽车，包括上述的组合动力电池充放电控制***。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的组合动力电池充放电方法的步骤。
本发明实施例可以在低温充电环境下，先通过第二电池将第一电池加热至适合充电操作的温度后，再对第一电池实施充电，可以提高第一电池在低温环境下充电性能的稳定性，减少安全事故的发生。此外，由于第二电池可以随时通过放电对第一电池进行加热，这样可以提高在低温环境下对第二电池充电的通用性。
附图说明
图1为本发明实施例中一种组合动力电池充放电控制方法流程图；
图2为本发明实施例中另一种组合动力电池充放电控制方法流程图；
图3为组合动力电池充放电控制方法一具体应用流程图；
图4为组合动力电池充放电控制方法另一具体应用流程图；
图5为本发明实施例中组合动力电池充放电控制***结构示意图；
图6为本发明实施例中汽车结构示意图；
图7为本发明实施例中组合动力电池结构示意图。
图中示出：
充电电流控制器310 液冷管440
放电电流控制器320 支撑结构450
电池管理***330 箱体460
锂离子BMS分析单元331 充电口510
铅酸BMS分析单元332 ECU件520
第一电池410 用电器530
第二电池420 电驱动行驶装置540
温度控制板430
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
如图1所示，本发明实施例提供了一种组合动力电池充放电控制方法，包括：
步骤S100：获取组合动力电池的第一电池的温度信息；
其中，所述第一电池可以是锂离子电池。第一电池的温度信息优选地为对第一电池自身温度的表征，在组合动力电池长时间静置的情况下，第一电池的温度信息也可以是对组合动力电池所处环境温度的表征。
步骤S201：当所述第一电池的温度信息低于第一温度阈值时，控制所述组合动力电池的第二电池放电对所述第一电池加热；
例如，对于锂离子电池，适宜进行充电操作的温度一般在5℃以上，所述第一温度阈值可以为5℃以下任意值，如5℃，0℃等。第二电池可以是铅酸电池，也可以是低温锂电池等，只需在低温环境下具有较好的放电性能，实现对第一电池的加热即可。
步骤S202：当所述第一电池的温度信息不低于第二温度阈值时，控制对所述第一电池充电。
第二温度阈值可以选择为适宜第一电池充电的温度范围内的任意值，以保证第一电池被加热后具有良好的充电性能；同时，第二温度阈值也不宜过高，避免过多能量浪费在对第一电池的加热上；例如第二温度阈值可以选择为5℃、10℃等。第一温度阈值与第二温度阈值的大小关系将在后文中详细讨论。
具体地，本发明的实施例中，组合动力电池包括第一电池与第二电池。在低温充电环境下，先通过第二电池将第一电池加热至适合充电操作的温度后，再对第一电池实施充电，能够克服第一电池在低温环境下充电性能不稳定、容易发生安全事故的缺陷。
此外，由于第二电池可以随时通过放电对第一电池进行加热，这样可以提高在低温环境下对第二电池充电的通用性。例如，在使用充电桩对组合动力电池进行充电时，或者混合动力汽车使用发电机对组合动力电池充电时，均可采用以上充放电控制方法，而无需根据不同充电情景设置多套加热***。
如图2所示，本实施例中，上述组合动力电池充放电控制方法还包括如下至少一项：
步骤S111：当所述第一电池的温度信息低于第一温度阈值时，控制停止对所述第一电池充电；
当第一电池的温度低于第一温度阈值时，切断对第一电池的充电电流，防止第一电池在低温环境下充电损坏电池，设置发生安全事故。例如，第一电池为锂离子电池时，在温度低于0℃的情况下充电，锂离子可能来不及嵌入石墨负极当中，从而析出在负极表面形成金属锂枝晶，这一反应会消耗电池中的可以反复充放电的锂离子、并大幅降低电池容量，析出的金属锂枝晶也可能会刺穿隔膜，从而影响安全性能。
步骤S112：当所述第一电池的温度信息不低于第二温度阈值，且所述第二电池处于放电状态时，控制所述第二电池停止放电。
当第一电池的温度高于第二温度阈值时，第一电池已经处于安全的充电温度环境中，此时第二电池无需继续放电对第一电池加热，以节省电量。可选地，此处的第二电池停止放电，指的是停止用于对第一电池进行加热的放电过程，在其他用电设备需要用电时，第二电池也可以继续放电；进一步地，第一电池此时也处于适宜放电的温度，在有剩余电量的情况下，也可以进行放电。
可选地，组合动力电池充放电控制方法还包括如下至少一项：
当所述第一电池的温度信息低于预设的第一温度阈值，且第一电池处于放电状态时，控制所述第一电池停止放电；
第一电池，例如锂离子电池，在低温环境下放电性能也较差，并且会对电池自身造成损害，因此在第一电池的温度信息低于预设的第一温度阈值，停止第一电池的放电过程。
当所述第一电池的温度信息低于预设的第一温度阈值时，控制对所述第二电池充电。
低温环境下，第二电池在接入充电电源时即开始充电，一方面，可以缩短第二电池的充电时间，另一方面，第二电池自身电量可能已经较低，可补充电量以保证对第一电池的加热过程。
上述第一温度阈值小于或等于上述第二温度阈值。
具体地，在一个可选实施例中，第一温度阈值等于第二温度阈值，例如，第一温度阈值与第二温度阈值均设置为5℃，本实施例中所采用的控制方案逻辑简单，响应速度快。
在另一个可选实施例中，第一温度阈值小于第二温度阈值，第二电池只有在第一电池的温度低于第一温度阈值时才会放电对第一电池进行加热，直至第一电池的温度不低于第二温度阈值时停止放电对第一电池加热，即如果第二电池当前未处于放电对第一电池加热的状态，当第一电池的温度不低于第一温度阈值时，第二电池并不会对第一电池加热；如果第二电池当前正处于放电对第一电池加热的状态，第一电池的温度在第一温度阈值与第二温度阈值之间，第二电池会继续放电对第一电池加热直至第一电池温度不低于第二温度阈值。
例如，第一温度阈值设置为0℃，第二温度阈值设置为5℃。在接入充电***时，对第一电池的初始温度信号进行获取；
若第一电池的初始温度信号表征为当前第一电池温度为-2℃，则令第二电池放电对第一电池进行加热，直到第一电池的温度达到5℃时，第二电池停止对第一电池加热，第一电池开始进行充电。如果在充电的过程中，检测到第一电池的温度下降到低于0℃，则立即停止对第一电池充电，而令第二电池放电对第一电池加热，如果充电过程中，第一电池的温度始终在0℃以上，则保持对第一电池充电的状态。
若第一电池的初始温度信号表征为当前第一电池温度为2℃，说明此时第一电池已经处于比较适合于进行充电的温度范围中，可以在不加热的情况下直接充电。充电的过程中充放电逻辑与上述内容相同。
若第一电池的初始温度信号表征为当前第一电池温度为10℃，说明此时第一电池处于适宜进行充放电的正常工作温度范围，直接对第一电池充电即可。
具体的，上述过程的可通过如下步骤实现：当所述第一电池的温度信息不低于预设的第一温度阈值，且低于预设的第二温度阈值时，控制第二电池保持当前放电加热或未放电加热的状态；或者不对第一电池的温度信息进行响应。设置两个不同温度阈值的优势在于，避免由于温度在单一温度阈值附近变化导致第二电池在放电加热与未放电加热两种状态下发生摇摆。
在上述实施例的基础上，本实施例中，上述第一电池为锂离子电池，上述第二电池为铅酸电池。铅酸电池虽然在电池容量上与锂离子电池相比有很大差距，但其低温稳定性能好，因此能够用于在低温环境下通过放电对锂离子电池进行加热。将铅酸电池和锂离子电池进行结合使用，一方面可以提高电池能量密度，另一方面可以大大提高的低温稳定性。
可选地，对于已配设有利用充电***对组合动力电池进行加热的结构的汽车，在满足其使用充电***进行加热的条件的情况下，也可以直接使用充电***对第一电池进行加热；而在不满足使用充电***进行加热的条件的情况下，采用第二电池放电对第一电池进行加热。
下面对本发明实施例的组合动力电池充放电控制方法一具体应用流程举例说明如下。
假设第一电池为锂离子电池，第二电池为铅酸电池，第一温度阈值为0℃，第二温度阈值为5℃。参照图3所示，本具体应用流程包括：
步骤S0：获取充电请求信号；
步骤S1：获取锂离子电池的温度信息；
步骤S2：当所述温度信息表征锂离子电池的温度低于0℃时，令铅酸电池一边充电一边放电对锂离子电池加热，同时令锂离子电池不充电也不放电；
步骤S3：当所述温度信息表征锂离子电池的温度不低于5℃时，令铅酸电池充电并停止放电对锂离子电池加热，同时令锂离子电池充电不放电。
步骤S4：当锂离子电池与铅酸电池电量充满或者接收到充电中断信号后，停止充电。
此外，如图4所示，上述方法的另一具体应用流程举例中，假设第一温度阈值与第二温度阈值相等且均为5℃，该应用流程与上一举例中的应用流程相似，此处不再赘述。
如图5所示，本发明的实施例还提供了一种组合动力电池充放电控制***，包括：
电池管理***BMS(即电池管理***330)，用于获取组合动力电池的第一电池410的温度信息；
放电电流控制器320，用于当所述第一电池410的温度信息低于第一温度阈值时，控制所述组合动力电池的第二电池420放电对所述第一电池410加热；
充电电流控制器310，用于当所述第一电池410的温度信息不低于第二温度阈值时，控制对所述第一电池410充电。
本发明实施例中的组合动力电池充放电控制***，在低温充电环境下，先通过控制第二电池420放电将第一电池410加热至适合充电操作的温度后，再对第一电池410实施充电，能够克服第一电池410在低温环境下充电性能不稳定、容易发生安全事故的缺陷。此外，由于组合动力电池中同时包括第一电池410与第二电池420，第二电池420理论上能够随时通过放电对第一电池410进行加热，极大丰富了上述***的适用环境。
可选地，组合动力电池充放电控制***还包括如下至少一项：
充电电流控制器310，还用于当所述第一电池410的温度信息低于第一温度阈值时，控制停止对所述第一电池410充电；
放电电流控制器320，还用于当所述第一电池410的温度信息不低于第二温度阈值，且所述第二电池420处于放电状态时，控制所述第二电池420停止放电。
放电电流控制器320，还用于当所述第一电池410的温度信息低于预设的第一温度阈值，且第一电池410处于放电状态时，控制所述第一电池410停止放电；
充电电流控制器310，还用于当所述第一电池410的温度信息低于预设的第一温度阈值时，控制对所述第二电池420充电。
可选地，所述第一温度阈值小于或等于所述第二温度阈值。
可选地，所述第一电池410为锂离子电池，所述第二电池420为铅酸电池。
需要说明的是，该组合动力电池充放电控制***是与上述组合动力电池充放电控制方法相对应的***，其中上述方法实施例中所有实现方式均适用于该***的实施例中，也能达到同样的技术效果。
进一步可选地，所述BMS包括锂离子BMS分析单元331与铅酸BMS分析单元332，所述锂离子BMS分析单元331、所述铅酸BMS分析单元332分别用于获取锂离子电池的监测数据、铅酸电池的监测数据；所述监测数据包括温度信号等。
如图7所示，本发明实施例中，上述组合动力电池还包括：
温度控制板430，所述温度控制板430至少用于安装所述第一电池410；
液冷管440，所述液冷管440安装在所述温度控制板430上；
其中，所述第二电池420至少能够通过加热所述液冷管440并利用所述温度控制板430进行热传导的方式，对所述第一电池410进行加热。
上述组合动力电池中，温度控制板430一方面能够起到对第一电池410的支撑作用，另一方面，还能用于对安装于其上的第一电池410进行加热，省去了加热膜，降低了成本。
可选地，所述温度控制板430还用于安装第二电池420。可选地，设置有多个温度控制板430，多个温度控制板430构成分层结构并通过支撑结构450相互连接，第一电池410、第二电池420安装至所述温度控制板430上，此外，温度控制板430上还设置有温度传感器。通过上述结构，是使得第一电池410与第二电池420采用整体式温度控制板430进行温度调节，一方面起到支撑固定电池模组的作用，另一方面通过对温度控制板430内温度的监测获取电池模组的温度，进而方便对电池模组温度的调节。进一步可选地，所述组合动力电池与组合动力电池充放电控制***被集成至一设置的箱体460中，形成组合式动力电池箱体，适用性、稳定性、经济性好，具有广阔的发展前景。
本发明实施例还提供了一种汽车，包括上述的组合动力电池充放电控制***。本实施例中，上述汽车还包括充电口510、组合动力电池、用电设备以及ECU件520。如图6所示，充电口510、组合动力电池、用电设备依次连接，组合动力电池充放电控制***的BMS安装于组合动力电池上以获取电池的监测数据，例如电池温度信息等，ECU件520则至少用于进行电流分配。
所述组合动力电池包括第一电池410与第二电池420。在一可选实施例中，BMS还用于获取第一电池410的电量与第二电池420的电量，ECU件520用于根据所述第一电池410的电量与所述第二电池420的电量，对所述第一电池410的充电电流与所述第二电池420的充电电流进行分配，以保证第一电池410电量与第二电池420电量的均衡。在另一可选实施例中，所述用电设备包括用电器530与电驱动行驶装置540，ECU件520还用于控制组合动力电池对用电器530与电驱动行驶装置540的输出电流的分配。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的组合动力电池充放电方法的步骤。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种组合动力电池充放电控制方法，其特征在于，包括：
获取组合动力电池的第一电池的温度信息；
当所述第一电池的温度信息低于第一温度阈值时，控制所述组合动力电池的第二电池放电对所述第一电池加热；
当所述第一电池的温度信息不低于第二温度阈值时，控制对所述第一电池充电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取组合动力电池的第一电池的温度信息之后，所述方法还包括如下至少一项：
当所述第一电池的温度信息低于第一温度阈值时，控制停止对所述第一电池充电；
当所述第一电池的温度信息不低于第二温度阈值，且所述第二电池处于放电状态时，控制所述第二电池停止放电。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一温度阈值小于或等于所述第二温度阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电池为锂离子电池，所述第二电池为铅酸电池。
5.一种组合动力电池充放电控制***，其特征在于，包括：
电池管理***BMS，用于获取组合动力电池的第一电池的温度信息；
放电电流控制器，用于当所述第一电池的温度信息低于第一温度阈值时，控制所述组合动力电池的第二电池放电对所述第一电池加热；
充电电流控制器，用于当所述第一电池的温度信息不低于第二温度阈值时，控制对所述第一电池充电。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，还包括如下至少一项：
充电电流控制器，还用于当所述第一电池的温度信息低于第一温度阈值时，控制停止对所述第一电池充电；
放电电流控制器，还用于当所述第一电池的温度信息不低于第二温度阈值，且所述第二电池处于放电状态时，控制所述第二电池停止放电。
7.根据权利要求5或6所述的***，其特征在于，所述第一温度阈值小于或等于所述第二温度阈值。
8.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述第一电池为锂离子电池，所述第二电池为铅酸电池。
9.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述组合动力电池还包括：
温度控制板，所述温度控制板至少用于安装所述第一电池；
液冷管，所述液冷管安装在所述温度控制板上；
其中，所述第二电池至少能够通过加热所述液冷管并利用所述温度控制板进行热传导的方式，对所述第一电池进行加热。
10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求5至9中任一项所述的组合动力电池充放电控制***。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的组合动力电池充放电方法的步骤。
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