一种动力电池预热及充电保温控制方法与流程

1.本发明涉及电动汽车电池温控领域，特别涉及一种电动汽车电池预热及充电保温控制方法。


背景技术：

2.动力电池是纯电动汽车的核心部件，其充电和放电的性能受温度影响很大，特别是在低温环境下，动力电池电芯温度低，活性降低，此时其充电特性和放电特性都较差，充电过程效率就会很低、耗时长甚至超低温时无法进行充电，放电过程则无法释放较大的功率、无法按照驾驶员意图完成加速超车等目的；
3.因此在低温环境下，电动车将面临充电和放电的严重考验，也直接影响电动车在北方等寒冷地区的驾驶体验，进而无法在寒冷地区大面积推广电动车辆；比如在寒冷地区，充完电后放置几个小时后，动力电池降温到无法大功率放电后，当驾驶员去开启车辆，就无法游刃有余的进行舒适驾驶等；
4.为解决这一问题，现有技术中一般会对动力电池进行保温设计处理，包括使用保温隔热材料设计动力电池保温箱，隔绝外部温度，降低动力电池温度被外界环境温度影响的速率；也有一些方案通过增加ptc加热器对电池进行加热控制，现有技术的采用ptc加热控制的控制方法较为简单且依然无法保证车辆在寒冷地区较长时间放置后，动力电池依然有较大可能降温至动力电池无法释放较大功率和无法进行较大功率充电的温度，给用户带来很不好的用车体验。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种动力电池预热及充电保温控制方法，通过对车载ptc加热的启动控制，简化动力电池预热的控制方式且可以有效可靠的实现对于电池的预热、充电保温。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种动力电池预热及充电保温控制方法，其特征在于：包括电池预热控制步骤及充电保温控制步骤，用户通过手机app或tihu触发预热或充电保温功能启动，在启动后，hvcm判断充电插头是否连接车辆充电口，若是则进入远程充电或加热模式(注：该模式不在本专利中详述)，利用电网电能为车辆充电或加热；若否，则进入远程预热模式，利用动力电池电能为车辆加热；在充电开始前或充电过程中启动充电保温后，hvcm判断充电插头是否连接并进行充电，若是则继续执行充电过程，直到充电结束后进入充电保温模式，若否，则等待启动充电，并在充电结束后进入充电保温模式。
8.所述电池预热控制步骤包括：
9.1)、hvcm被网络唤醒，同时输出充电唤醒硬线信号，唤醒vcu、bms、dcdc；
10.2)、bms开始实时监测动力电池温度t，当电池温度t处于预先设置的加热温度范围值内时，bms加热需求指令开启，bms将加热需求开启指令发送至vcu中；
11.3)、vcu接收到加热需求开启指令后，vcu发上电指令至bms，bms上高压电，vcu开始控制ptc对动力电池进行加热，并反馈加热状态到手机app或tihu中。
12.所述电池预热控制步骤包括：还包括步骤
13.4)、bms实时监控在预热控制步骤中动力电池的温度，当动力电池温度达到设置的结束加热温度阈值时，bms发出加热需求关闭指令；
14.5)、hvcm根据关闭指令拉低充电唤醒硬线信号，触发vcu、bms下电事件，mcu电能泄放，结束本次远程预热步骤。
15.充电保温控制步骤包括:
16.步骤1：用户通过手机app/tihu设置充电保温功能，tbox将充电保温模式指令下发至总线，在充电枪连接下，执行充电流程，实时判断充电流程是否结束；
17.步骤2：在充电结束后，tbox开始充电保温计时，hvcm控制硬线唤醒保持持续输出，vcu、bms、obc、dcdc保持唤醒并持续工作，此模式切换时，bms控制主继电器的分断，hvcm控制供电部分不切断电源；
18.步骤3：bms开始实时监测动力电池温度t，当温度t处于预先设置的温度阈值时，bms加热需求指令为开启；
19.步骤4：vcu充电允许标志位为不允许充电；vcu请求ptc功率；obc以动力电池总线上报电压恒压输出为ptc供电，hvcm发送ptc加热允许功率；
20.步骤5：vcu控制ptc开始为动力电池进行加热；bms实时监测动力电池温度，当动力电池温度到达预先设置的停止加热温度阈值时，bms加热需求指令为关闭，vcu反馈加热完成状态；
21.步骤6：加热完成后，判断保温计时时间是否在预先设置的保温时长内，若是则返回继续执行步骤3；若否，则执行步骤7；
22.步骤7：在加热完成后计时时间大于预先设置的保温时长时，退出充电保温模式，hvcm在执行完上一次充电保温后拉低充电唤醒硬线信号，触发vcu、bms下电事件，mcu电能泄放，结束本次充电保温流程。
23.在充电保温步骤中的步骤1，设置充电保温功能包括设置触发充电保温模式激活和设置充电保温工作时长。
24.在步骤4中，hvcm发送ptc加热允许功率为vcu的ptc请求功率与obc的输出能力值中较小的功率值。
25.本发明的优点在于：分两种情况下对电池的加热状态进行控制，使得动力电池进行可靠有效的加热预热，保证了车辆的动力电池的可靠安全运行，提高用户体验，提升电池的运行效率。
附图说明
26.下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
27.图1为本发明控制方法流程图；
28.图2为本发明远程预热结构框图；
29.图3为本发明充电保温结构框图。
具体实施方式
30.下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
31.本发明提出了一套更加完善的汽车动力电池热管理控制方法，在低温寒冷地区，能按照用户的需求利用手机app端远程对车辆动力电池进行预热，车辆充电结束后也可以保证车辆动力电池较长时间处于其合适的温度，提供用户的驾驶体验。在车辆静止时如果在未来一段时间有加热需求时，通过远程预热指令可以实现对于远程预热的控制，从而方便远程预热后及时用车；而充电后加热保温主要功能是为了车辆在充电后再次使用时的保温，这种方式保温加热所利用的热量也为充电桩，可以减少电池的能量消耗，从而在充电后方便充电后的使用，一般充电后电动车均有用电需求，因此设置保温需求的功能选择，可以方便用户使用和驱动电池的加热。
32.本文中用到的术语描述如下：
33.hvcm：高压控制模块，
34.bms：电池管理系统
35.vcu：整车控制系统
36.obc：车载充电机
37.dcdc：直流转换器
38.cmdc：车载充电机(obc)和直流转换器(dcdc)二合一集成模块
39.ptc：加热及控制元件
40.mcu：电机控制器
41.tihu：车载显示大屏主机
42.min:取最小值
43.本申请包括远程预热功能和充电保温功能，如图2所示为本申请远程加热功能涉及到的各模块的连接关系：用户手机app通过tsp连接车载的tbox，然后tbox、hvcm、dcdc、bms、vcu之间通过can总线相互连接读取can总线网络上的数据和指令信号，vcu用于驱动控制ptc的工作。
44.如图3所示，为充电保温功能的各模块连接图，手机app通过tsp连接tbox，tbox、obc、vcu、dcdc、bms、hvcm之间通过can网络联络连接外接充电桩的电网经过车辆插头连接obc，boc用于为ptc供电，vcu用于控制ptc的工作。
45.app上远程预热和充电保温是分开的独立的两个按钮、两种控制方式。主要区别为：远程预热主要是在充电结束后开启，充电保温需在充电开始前或充电过程中开启，这样充电结束后即可进入充电保温模式(hvcm才能进入heating模式下，控制电网不切断电源并持续唤醒vcu、bms等部件不休眠)
46.如图1所示为本申请的控制方法流程图，其包括远程预热流程和充电保温流程：
47.远程预热时：
48.步骤1：用户通过手机app选择(触发)远程动力电池预热功能，hvcm判断充电枪是否连接，如果连接，则进入远程充电/加热流程；如果未连接则进入步骤2；
49.步骤2：hvcm被网络唤醒，同时输出充电唤醒硬线信号，唤醒vcu、bms、dcdc；
50.步骤3：bms开始实时监测动力电池温度t，当
‑
25℃≤t≤
‑
10℃(此阈值可根据不同
供应商不同类型的动力电池进行标定)，bms加热需求指令为开启；
51.步骤4：vcu接收到加热需求开启指令后，vcu发上电指令，bms上高压电vcu开始控制ptc对动力电池进行加热，并反馈加热(远程预热中)状态到tbox；
52.步骤5：bms全过程监测动力电池温度，当动力电池温度t≥25℃时，bms加热需求指令为关闭，vcu反馈加热完成状态；
53.步骤6：hvcm拉低充电唤醒硬线信号，触发vcu、bms下电事件，mcu电能泄放，结束本次远程预热。
54.充电保温时：
55.充电保温功能是指在触发充电保温启动后，首先判断充电是否结束，在充电结束后切换进入保温功能，hvcm的充电保温模式必须通过充电过程切换进入，也就是说充电保温指令接入后，先判断充电步骤是否结束，仅有在充电结束后，才可以进入保温模式，充电结束后mcu不进行电能泄放，不能在未进行充电、未完成预充时单独进行供电输入；
56.步骤1：用户通过手机app/tihu设置充电保温功能(保温模式激活和保温时长设置)，tbox将充电保温模式指令下发至总线，在充电枪连接下，执行充电或加热流程；此时先进入充电模式后，在进入保温模式；
57.步骤2：充电结束后，tbox开始充电保温计时，hvcm进入充电保温模式(heating)控制12v硬线唤醒保持持续输出，vcu、bms、obc、dcdc保持唤醒并持续工作，此模式切换时，bms控制主继电器的分断，hvcm控制供电部分不切断电源；
58.步骤3：bms开始实时监测动力电池温度t，当
‑
25℃≤t≤
‑
10℃(此阈值可根据不同供应商不同类型的动力电池电池进行标定)，bms加热需求指令为开启；
59.步骤4：vcu充电允许标志位为dischargeallow不允许充电，vcu请求ptc功率；obc以动力电池总线上报电压恒压输出，hvcm发送ptc加热允许功率(vcu的ptc请求功率与obc的输出能力值取min)；
60.步骤5：vcu控制ptc、水泵、三通阀等开始为动力电池进行加热，bms全过程监测动力电池温度，当动力电池温度t≥25℃时，bms加热需求指令为关闭，vcu反馈加热完成状态；
61.步骤6：加热保温完成后，依然在充电保温时长范围内的，则返回继续执行步骤2
‑
步骤5充电保温模式检测、保温加热流程；若加热保温完成后，超过保温时长了，则执行步骤7；如当设置时间为3小时，若时间未到3小时，则循环执行步骤3判断温度大小直到进入动力电池加热需求开启然后在开启到结束为止，判断时间是否超了，若未超过3小时，则持续循环步骤3，若超过了则进入步骤7.
62.步骤7：超过保温时长后，tbox退出充电保温模式，hvcm在执行完上一次充电保温后拉低充电唤醒硬线信号，触发vcu、bms下电事件，mcu电能泄放，结束本次充电保温流程。本发明的纯电动汽车动力电池的热管理控制方法，包括：
63.1、完成充电后hvcm响应tbox充电保温模式指令，控制obc、dcdc进入heating(加热)模式；bms、vcu在唤醒之后均有自检。
64.2、hvcm保温模式下，持续保持12v硬线唤醒信号的输出，唤醒vcu、bms，实时监控整车状态和动力电池温度等信息。
65.3、tbox在充电结束后进行保温模式计时，在设定的保温时长内，继续保温保温模式指令的输出，超出保温时长后，取消保温模式，在上一次保温功能结束后整车退出充电保
温。
66.4、充电结束后bms自主控制内部主正继电器的切断，hvcm按照bms上报电压控制cmdc进入恒压工作模式持续工作，mcu不进行电能泄放，防止大电容对hvcm、obc的大电流冲击，损坏元器件。
67.5、hvcm检测并比较obc输出能力和vcu对ptc功率的需求能力，按照min值进行ptc功率允许的释放。
68.本发明提出的纯电动汽车动力电池充电保温和远程预热方法主要达到以下有益的效果：
69.1、充电保温模式下：利用车载无线通讯模块t
‑
box对车辆充电保温功能(模式)进行开闭控制，高压控制模块hvcm控制12v硬线唤醒输出，在功能开启下，各参与充电的控制模块保持唤醒不休眠，bms实时监测电池包温度，根据预设的温度阈值发送加热保温需求，vcu、hvcm、obc执行充电保温功能。
70.2、在行车前(非充电时)，通过手机app对车辆电池包进行远程预热控制。
71.以上分别在充电车辆和非充电车辆时，解决寒冷条件下电池温度过低而无法释放较大功率，影响到用户的用车体验，减少用户抱怨。
72.显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。