电池组的热管理方法与流程.docx

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电池组的热管理方法与流程

电池组的热管理方法与流程

[0001]

本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种电池组的热管理方法。

背景技术：

[0002]

当电动汽车中电池组的温度处于合适的温度范围时，电动汽车才能正常运行，因此需要对电池组进行热管理。

[0003]

冬季电动汽车客舱的加热需求较大，夏季电动汽车客舱的冷却需求耗电量也较大，这都将会导致电池汽车的续航里程大幅度缩减。

当电池组自身具有热管理需求时，若利用电池组的电量对其自身进行热管理，则会进一步增加电池组电量的消耗量。

[0004]

因此，需要提供一种智能化的电池组的热管理方法，以降低对电池组电量的消耗，从而提高电池组的续航里程。

技术实现要素：

[0005]

本发明实施例提供一种电池组的热管理方法，以提高电池组的续航里程。

[0006]

根据本发明实施例的一方面，提供一种电池组的热管理方法，包括：

[0007]

若电动汽车处于静止状态，获取电动汽车中电池组的待供电时刻；

[0008]

若确定电池组具有热管理需求，根据电动汽车的充电接口与充电设备的连接状态确定电池组的目标温度；

[0009]

基于电池组的目标温度和待供电时刻，确定电池组的热管理启动时刻；

[0010]

若到达热管理启动时刻，则对电池组进行热管理，以在到达待供电时刻之前使电池组的温度达到目标温度。

[0011]

根据本发明实施例中的电池组的热管理方法，通过利用电动汽车的充电接口与充电设备的连接状态确定电池组的目标温度，当充电接口与充电设备连接时，由于可以借助充电设备对电池组加热，因此可以将电池组的目标温度设置的偏高一点。

若充电接口与充电设备未连接，可以将电池组的目标温度设置的偏低一点，尽量避免减少电池组的电量消耗，以提高电池组的续航里程。

并且，通过利用电动汽车的待供电时刻与电池组的目标温度确定热管理启动时刻，可以在最佳时刻对电池组进行热管理，也避免了对电池组的电量消耗，提高了电池组的续航里程。

附图说明

[0012]

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0013]

图1为本发明第一实施例提供的电池组的热管理方法的流程示意图；

[0014]

图2为本发明实施例提供的电池组的热管理系统的结构示意图；

[0015]

图3为本发明第二实施例提供的电池组的热管理方法的流程示意图；

[0016]

图4为本发明第三实施例提供的电池组的热管理方法的流程示意图；

[0017]

图5为本发明第四实施例提供的电池组的热管理方法的流程示意图；

[0018]

图6为本发明第五实施例提供的电池组的热管理方法的流程示意图；

[0019]

图7为本发明第六实施例提供的电池组的热管理方法的流程示意图；

[0020]

图8为本发明第七实施例提供的电池组的热管理方法的流程示意图。

具体实施方式

[0021]

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。

应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。

对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。

下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

[0022]

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

在没有更多限制的情况下，由语句“包括

……”

限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0023]

图1示出本发明实施例提供的电池组的热管理方法100的流程示意图。

如图1所示，本发明实施例提供的电池组的热管理方法包括以下步骤：

[0024]

s110，若电动汽车处于静止状态，获取电动汽车中电池组的待供电时刻。

[0025]

s120，若确定电池组具有热管理需求，根据电动汽车的充电接口与充电设备的连接状态确定电池组的目标温度。

[0026]

s130，基于电池组的目标温度和待供电时刻，确定电池组的热管理启动时刻。

[0027]

s140，若到达热管理启动时刻，则对电池组进行热管理，以在到达待供电时刻之前使电池组的温度达到目标温度。

[0028]

作为一个示例，电池组的待供电时刻即是电动汽车的待启动时刻，也是用户的待出行时间。

[0029]

本发明实施例提供的电池组的热管理方法可以应用于电池组的电池管理系统（batterymanagementsystem，bms）。

[0030]

在本发明的实施例中，通过利用电动汽车的充电接口与充电设备的连接状态确定电池组的目标温度，当充电接口与充电设备连接时，由于可以借助充电设备对电池组加热，因此可以将电池组的目标温度设置的偏高一点。

若充电接口与充电设备未连接，可以将电池组的目标温度设置的偏低一点，尽量避免减少电池组的电量消耗，以提高电池组的续航里程。

并且，通过基于电动汽车的待供电时刻与电池组的目标温度确定热管理启动时刻，可以在最佳时刻对电池组进行预热或预冷，也避免了对电池组的电量消耗，提高了电池汽车的续航里程。

[0031]

在本发明的实施例中，参见图2示出的电动汽车的热管理系统图，电动汽车的热管

理系统包括整车控制器和bms。

整车控制器和bms之间的双向箭头代表两者可以进行双向通信。

[0032]

在本发明的实施例中，在步骤s110中，bms可以从整车控制器获取电池组的待供电时刻。

[0033]

作为一个示例，参见图3，在步骤s110中，当整车控制器检测到电动汽车停止运行之后，即电动汽车处于静止状态时，bms控制整车控制器向智能终端发送是否具有出行需求的第一提示信息。

若整车控制器接收到智能终端发送的用户无出行需求的反馈信息，则bms不动作。

[0034]

若整车控制器接收到智能终端发送的用户具有出行需求的反馈信息，则bms控制整车控制器向智能终端发送是否具有电池组热管理需求的第二提示信息。

[0035]

若整车控制器接收到智能终端发送的用户没有电池组热管理需求的反馈信息，则bms不动作。

[0036]

若整车控制器接收到智能终端发送的用户具有电池组热管理需求的反馈信息，则bms控制整车控制器向智能终端发送设置待出行时间的第三提示信息。

图2中整车控制器和智能终端之间的双向箭头代表两者可以进行双向通信。

[0037]

整车控制器判断用户是否通过智能终端设定待出行时间。

作为一个示例，整车控制器可以通过在预设时间段t0内是否接收到智能终端发送的时间信息，来确定用户是否设定待出行时间。

[0038]

若整车控制器在预设时间段t0内接收到智能终端返回的用户设置的待出行时间，则整车控制器将用户设置的待出行时间发送至bms。

bms将接收的待出行时间作为电池组的待供电时刻。

[0039]

参见图3，若整车控制器在预设时间段t0内未收到智能终端返回的时间信息，则整车控制器分析预先记录的用户的出行习惯信息和每次出行的路况信息，计算出向用户推荐的待出行时间。

整车控制器将推荐的待出行时间发送至智能终端。

若用户通过智能终端接受推荐的待出行时间，则整车控制器将推荐的待出行时间作为电池组的待供电时刻。

若用户不接收推荐的待出行时间，则整车控制器和bms均不做处理。

[0040]

继续参见图3，若bms从整车控制器处获取了电池组的待供电时刻，则bms判断电池组是否具有热管理需求。

作为一个示例，在步骤s120中，bms可以根据电池组的温度判断电池组是否具有热管理需求。

[0041]

在本发明的一些实施例中，在s120中，首先bms获取电池组的温度t_bat，然后根据电池组的温度t_bat、第一预设温度阈值和第二预设温度阈值，判断电池组是否具有热管理需求。

[0042]

其中，第一预设温度阈值基于电池组的最低工作温度temp1确定，第二预设温度阈值基于电池组的最高工作温度temp2确定。

其中，temp1小于temp2。

作为一个具体示例，第一预设温度阈值等于电池组的最低工作温度temp1，第二预设温度阈值等于电池组的最高工作温度temp2。

电池组的最低工作温度temp1是指电动汽车能够正常运行时电池组的最低温度。

电池组的最高温度temp2是指电动汽车能够正常运行时电池组的最高温度。

[0043]

继续参见图3，若temp1<t_bat<temp2，则确定电池组没有热管理需求。

若确定电池组无热管需求，则bms每隔预设时间间隔δt0，会重新获取电动汽车的环境温度，并根据重

新获取的环境温度、temp1和temp2，继续判断电池组是否具有热管理需求。

[0044]

需要说明的是，电池组的热管理需求包括冷却需求和加热需求。

若t_bat≤temp1，则bms确定电池组具有加热需求；若t_bat≥temp2，则bms确定电池组具有冷却需求。

[0045]

在本发明的实施例中，在步骤s120中，当bms确定电池组具有热管理需求后，则根据电动汽车的充电接口与充电设备的连接状态确定电池组的目标温度。

作为一个示例，充电设备可以为充电桩。

[0046]

继续参见图3，当bms确定电池组具有热管理需求时，无论是加热需求还是冷却需求，均判断电动汽车的充电接口和充电设备是否处于连接状态。

[0047]

作为一个示例，bms可以通过判断是否接收到充电设备发送的用于表征自身与电动汽车的充电接口建立连接的唤醒信号，来判断电动汽车的充电接口是否与充电设备连接。

若bms接收到充电设备发送的唤醒信号，则bms确定充电设备与电动汽车的充电接口处于连接状态，若bms未接收到充电设备发送的唤醒信号，则bms确定充电设备与电动汽车的充电接口处于未连接状态。

[0048]

在步骤s120中，若电池组具有热管理需求（无论是加热需求还是冷却需求），且电动汽车的充电接口与充电设备处于连接状态，则将目标温度设置为第三预设温度阈值。

[0049]

若电池组的热管理需求为加热需求，且电动汽车的充电接口与充电设备处于未连接状态，则将目标温度设置为第四预设温度阈值。

[0050]

若电池组的热管理需求为冷却需求，且电动汽车的充电接口与充电设备处于未连接状态，则将目标温度设置为第五预设温度阈值。

[0051]

其中，第四预设温度阈值小于第三预设温度阈值，第三预设温度阈值小于第五预设温度阈值。

[0052]

作为一个示例，第三预设温度阈值为电池组的最佳工作温度temp3，第四预设温度阈值等于电池组的最低工作温度temp1，第五预设温度阈值等于电池组的最高工作温度temp2。

[0053]

继续参见图3，当电池组具有热管理需求时，无论是加热需求还是冷却需求，只要电动汽车的充电接口与充电设备处于连接状态，则可以借助充电设备对电池组进行热管理，避免对电池组的电量的消耗，因此可以将电池组的目标温度设置为电池组的最佳工作温度temp3。

[0054]

当电池组具有加热需求，但电动汽车的充电接口与充电设备处于未连接状态，则可能需要利用电池组自身的电量对电池组进行热管理，为了尽可能提高电动汽车的续航里程，则将电池组的目标温度加热至最低工作温度，使电动汽车可以启动和运行即可。

[0055]

当电池组具有冷却需求，但电动汽车的充电接口与充电设备处于未连接状态，为了尽可能提高电动汽车的续航里程，则将电池组的目标温度降低至电池组的最高工作温度，使电动汽车可以启动和运行即可。

[0056]

在本发明的实施例中，当电池组具有热管理需求时，通过根据电动汽车的充电接口和充电设备的连接状态，智能地合理设置电池组的目标温度，尽量避免消耗电池组的电量，以提高电池组的续航里程。

[0057]

在本发明的实施例中，电池组的热管理需求的种类以及电动汽车的充电接口和充电设备的连接状态不仅会影响电池组的目标温度的设置，还会影响热管理启动时刻的计

算。

下面将根据不同的场景介绍热管理启动时刻的计算过程。

[0058]

场景一：

电池组具有加热需求，且电动汽车的充电接口与充电设备处于连接状态。

[0059]

在场景一的情况下，当bms确定电动汽车的充电接口与充电设备处于连接状态之后，bms判断充电设备是否具有对电池组进行加热的功能。

[0060]

当充电设备与电动汽车的充电接口连接之后，充电设备将会自动向bms上报自身的性能信息。

bms可以根据充电设备上报的性能信息中的加热标识信息来确定充电设备是否具有加热功能。

充电设备上报的性能信息还可以包括功率信息、充电设备的型号以及充电电流的类型等信息。

[0061]

充电设备上报的加热标识信息可以表征该充电设备是否具有加热功能，因此bms可以基于接收的充电设备的加热标识信息，判断充电设备是否具有加热功能。

[0062]

（1）若bms确定充电设备具有加热功能，参见图4，则步骤s130包括以下步骤：

[0063]

a1，bms获取电池组的当前温度和充电设备的加热速率（即第一加热速率）。

[0064]

需要说明的是，当电池组的状态参数（例如剩余电量和电池组的当前温度）不同时，需要的加热速率不同。

因此bms可以根据获取的电池组的当前状态参数以及预先保存的电池组状态参数与加热速率的对应关系，获取第一加热速率。

在另一些实施例中，第一加热速率也可以是bms预设的加热速率。

[0065]

a2，bms基于获取的充电设备的加热速率v1、第三预设温度阈值和获取的电池组的当前温度t0，计算电池组的温度从当前温度达到第三预设温度阈值所需的时长t1。

[0066]

在充电设备对电池组加热的过程中，电池组和外界环境之间会产生热传导，因此还需要考虑电池组和外界环境之间的热传导对t1的计算影响。

[0067]

因此，在计算电池组的加热时长时，需要先获取电动汽车的环境温度t_env。

[0068]

值得一提的是，bms可以从测量电动汽车的环境温度的温度传感器处直接获取电动汽车的环境温度。

bms也可以从整车控制器接收电动汽车的环境温度，整车控制器可以从整车上设置的环境温度传感器获取电动汽车的环境温度。

[0069]

作为一个示例，第三预设温度阈值等于电池组的最佳工作温度temp3，则t1可以利用下面的表达式进行计算：

[0070][0071]

其中，v2为bms获取的热传导速率，γ1为预设的第一修正系数，γ2为预设的第二修正系数。

[0072]

需要说明的是，bms可以根据预先存储的温度范围与热传导速率的对应关系，确定热传导速率v2，在此不再赘述。

[0073]

a3，bms获取电池组的当前荷电状态（stateofcharge，soc），并基于电池组的当前soc和预设的电池组的目标soc，计算电池组的充电时长t2。

[0074]

其中，bms可以利用已知的充电时间计算方法计算电池组的充电时长，在此不再赘述。

[0075]

a4，bms获取当前时刻，并判断第一时刻与当前时刻之间的第一时间差值是否满足预设的热管理启动时刻确定条件。

[0076]

其中，第一时刻在电池组的待供电时刻之前，且第一时刻与待供电时刻之间的时

长等于t1+t2。

[0077]

作为一个示例，待供电时刻为2019年7月19日14:

00，t1等于10分钟，t2等于20分钟，则第一时刻为2019年7月19日13:

30。

[0078]

其中，第一时刻是预估的热管理启动时刻，若预估的热管理启动时刻与当前时刻之间的时间差值满足预设的热管理启动时刻确定条件，则将第一时刻确定为最终的热管理启动时刻。

若预估的热管理启动时刻与当前时刻之间的时间差值不满足预设的热管理启动时刻确定条件，则重新计算t1+t2，以重新预估热管理启动时刻。

[0079]

作为一个示例，预设的热管理启动时刻确定条件为第一时间差值小于预设的时长阈值。

[0080]

若第一时间差值满足预设的热管理启动时刻确定条件，进入步骤a5。

若第一时间差值不满足预设的热管理启动时刻确定条件，则在第二预设时间间隔δt1之后，返回步骤a1。

[0081]

也就是说，若第一时间差值不满足预设的热管理启动时刻确定条件，则在第二预设时间间隔δt1之后，更新电池组的当前温度，并基于重新获取的电池组的当前温度更新t1和t2，直至得到电池组的热管理启动时刻。

[0082]

a5，将第一时刻作为热管理启动时刻。

[0083]

参见图2，充电设备与bms之间的双向箭头代表两者之间可以双向通信。

充电设备与电动汽车的充电接口（图2中未示出）连接，电动汽车的充电接口通过串联的充电正极开关k1和加热开关k3与电池组的正极连接，电动汽车的充电接口还通过串联的充电负极开关k2和加热开关k4与电池组的负极连接。

[0084]

参见图4，则步骤s140包括以下步骤：

[0085]

b1，当bms确定到达热管理启动时刻时，bms控制充电正极开关k1、充电负极开关k2、加热开关k3和加热开关k4均闭合，并发送包括与充电设备的加热速率对应的加热参数的加热请求至充电设备。

[0086]

作为一个示例，充电设备可以具有脉冲加热功能。

bms可以根据预先存储的脉冲电流信号参数与加热速率的对应关系，确定与充电设备的加热速率对应的脉冲电流信号参数。

bms可以发送与充电设备的加热速率对应的脉冲电流信号参数至充电设备，例如脉冲电流信号参数包括脉冲电流信号的频率和脉冲电流信号的占空比等参数。

[0087]

其中，脉冲电流信号的占空比是指电流方向为正方向的时间与脉冲电流的一个周期的比值。

[0088]

当充电设备接收到用于对电池组进行脉冲加热的脉冲电流信号参数后，充电设备提供具有上述脉冲电流信号参数的脉冲电流。

[0089]

由于充电正极开关k1、充电负极开关k2、加热开关k3和加热开关k4均闭合，则充电设备和电池组构成脉冲加热回路。

当电池组中有脉冲电流流过时，可以使电池组自身的内阻发热，从而对电池组加热。

[0090]

在本发明的实施例中，充电设备也可以采用其他加热方式对电池组加热，在此并不限制。

[0091]

b2，当电池组的温度等于第三预设温度阈值时，控制充电设备对电池组充电，直至电池组的soc达到目标soc。

[0092]

在充电设备对电池组进行加热的过程中，bms实时监测电池组的温度，若电池组的温度到达第三预设温度阈值，则停止对电池组进行热管理。

bms向充电设备发送包括充电电流的充电请求，控制充电设备以该充电电流对电池组充电，直至电池组的soc达到预设的目标soc。

[0093]

b3，当电池组的电量达到预设的目标电量，则判断是否到达待供电时刻。

若到达待供电时刻，进入步骤b4，若未到达待供电时刻，则进入步骤b5。

[0094]

b4，若电动汽车仍处于静止状态，则返回步骤s110；若电动汽车启动，则停止对电池组进行热管理。

[0095]

若到达待供电时刻，电动汽车仍处于静止状态，则代表用户未按照设定的时间出行，则bms控制充电正极开关k1和充电负极开关k2断开，并重新获取电池组的待供电时刻，即返回步骤s110。

若到达待供电时刻，电动汽车处于启动状态，则代表用户按时出行，则bms控制充电正极开关k1和充电负极开关k2断开，以停止对电池组进行热管理。

[0096]

b5，将电池组的温度维持在第三预设温度阈值。

[0097]

为了使本发明实施例提供的电池组的热管理方法适用于更多的热管理应用场景，若未达到待供电时刻，bms实时监控电池组的温度，若电池组的温度与第三预设温度阈值之间的温度差值满足预设的热管理开启条件，则发送加热请求至充电设备，以控制充电设备对电池组加热，直至电池组的温度达到目标温度。

若电池组的温度达到目标温度，则bms控制充电正极开关k1和充电负极开关k2断开，以停止对电池组进行热管理，以实现将电池组的温度维持在目标温度。

当电池组的温度达到第三预设温度阈值后，返回步骤b3，直至在第三预设温度阈值下达到待供电时刻。

其中，预设的热管理开启条件为目标温度减去电池组的温度的差值大于预设的温度差值阈值。

[0098]

（2）bms确定充电设备不具有加热功能。

[0099]

在本发明的实施例中，若充电设备不具有对电池组的加热功能，则可以利用以下方式中的至少一种方式对电池组进行加热：

[0100]

电池组的自加热功能对电池组进行加热、电动汽车中电机产生的废热对电池组加热以及电机从充电设备处获取的能量对电池组进行加热。

[0101]

下面介绍电池组的自加热功能的实现过程。

[0102]

参见图2，电池组的热管理系统还包括与加热开关k3连接的开关k5、与加热开关k4连接的开关k6、连接与开关k5和开关k6之间的开关驱动组件j、与开关驱动组件j连接的电机m以及电机控制器（图2中未示出），开关驱动组件j和电机控制器均位于逆变器中。

[0103]

其中，开关驱动组件j包括功率开关器件j1～j6，每个功率开关器件均具有对应的寄生二极管。

开关k5和开关k6与bmu连接（图2中未示出）。

功率开关器件j1～j6均与电机控制器连接（图2中未示出）。

开关驱动组件j包括并联的第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂。

第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂均具有上桥臂和下桥臂，且每个上桥臂均设置有功率开关器件，每个下桥臂也均设置有功率开关器件。

[0104]

比如，如图2所示，第一相桥臂为u相桥臂，第二相桥臂为v相桥臂，第三相桥臂为w相桥臂。

其中，u相桥臂的上桥臂的开关单元为功率开关器件j1，u相桥臂的下桥臂设置有功率开关器件j2。

v相桥臂的上桥臂的开关单元为功率开关器件j3，v相桥臂的下桥臂的开关单元为功率开关器件j4。

w相桥臂的上桥臂的开关单元为功率开关器件j5，w相桥臂的下桥

臂的开关单元为功率开关器件j6。

[0105]

参见图2，将电机m的定子等效为三相定子电感，即定子电感l1、定子电感l3和定子电感l5。

每一相定子电感与一相桥臂连接，定子电感具有储能和放能的功能。

其中，定子电感l1的一端、定子电感l3的一端和定子电感l5一端连接在一个公共端。

[0106]

电机m的第一相输入端、第二相输入端和第三相输入端分别与第一相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点、第二相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点和第三相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点连接。

定子电感l1的非公共端即为第一相输入端，定子电感l3的非公共端即为第二相输入端，定子电感l5的非公共端即为第三相输入端。

[0107]

当bmu确定电池组需要加热时，bmu发送电池加热请求至整车控制器。

整车控制器在确定电动汽车处于静止状态且电机未工作的情况下，根据电池加热请求发送电池加热指令至电机控制器。

电机控制器在接收到电池加热指令后与bmu建立通信。

然后，bmu控制加热开关k3、加热开关k4、开关k5和开关k6均闭合，并控制电机控制器为目标上桥臂功率开关器件和目标下桥臂功率开关器件提供驱动信号，以控制目标上桥臂功率开关器件和目标下桥臂功率开关器件周期性地导通和断开。

[0108]

驱动信号具体可为脉冲信号。

在一些示例中，驱动信号中的高电平可驱动功率开关器件导通，驱动信号中的低电平信号可驱动功率开关器件断开。

驱动信号可控制目标上桥臂功率开关器件和目标下桥臂功率开关器件周期性的导通和断开。

[0109]

其中，目标上桥臂功