一种动力电池脉冲加热方法、装置及汽车与流程

本发明涉及新能源汽车技术领域，特别涉及动力电池脉冲加热方法、装置及汽车。

背景技术：

为相应节能和环保的时代主题，新能源汽车迎来“爆发式增长”，动力电池作为新能源汽车的关键部件之一，是电动汽车的动力来源。但因动力电池的低温性能较差，其充放电功率和可用电量下降，影响电动汽车的加速和爬坡性能；同时，低温环境下动力电池的充电困难，充电时间长，也严重影响电动汽车在低温环境中的使用。因此，需要在低温条件下，将动力电池加热升温到一个合适的温度后再进行使用。目前对电池的低温进行加热的方式分为外部加热和内部加热。内部加热通过电池内部产生热量，和外部加热相比，其加热速度更高，加热也更均匀。其中脉冲加热方法是利用电池内阻在低温下增大，对电池施加脉冲电流后，内阻在电池内部产生焦耳热的方法。然而如何优化脉冲加热电池的效率，即需要确定影响脉冲加热效果的因素，其中两个因素是脉冲电流的幅值和频率。

在公开号cn110556608a《电池脉冲加热参数确定方法及参数确定系统》的专利中公开了一种电池脉冲加热参数确定方法及参数确定系统。通过在多种加热参数下的正负脉冲加热过程中，实时获取所述锂离子电池的负极参考电位。通过判断所述负极参考电位与阈值电位的关系，调整加热参数，避免析锂现象发生，确保脉冲加热参数对电池寿命不造成较大影响。该专利提供了一种有效的确定脉冲加热参数的方法，但只考虑了加热所需的温度和电流幅值，没有考虑到电流频率的影响，同一电流幅值下，频率的高低，会影响电池加热的时间长短，从而影响电池的加热效率。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种动力电池脉冲加热方法、装置及汽车，以解决动力电池脉冲加热效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明实施例提供了一种动力电池脉冲加热方法，包括：

获取动力电池的当前温度和当前电压；

基于获取到的动力电池的当前温度，判断动力电池是否存在加热需求；

若动力电池存在加热需求，则根据所述当前电压，选择使脉冲加热效率最高的基础频率，并按照所述基础频率和预设的基础振幅请求脉冲电流对动力电池进行脉冲加热；

在对动力电池持续进行脉冲加热的过程中，获取动力电池的实时温度和实时电压；

若根据所述实时温度确定动力电池仍具有加热需求，则根据所获取到的实时电压调整脉冲电流的频率，以使对动力电池的加热效率持续保持在最高状态。

优选地，根据所述当前电压，选择使脉冲加热效率最高的基础频率的步骤中，以及根据所获取到的实时电压调整脉冲电流的频率的步骤中：

通过从预先试验确定的动力电池电压范围和脉冲电流的频率的预定对应关系表中查表得到的所需要的脉冲电流的频率。

优选地，预定对应关系表中，一个动力电池电压范围对应于一个频率，且一个实时电压范围对应的频率数值为预先通过实验确定的使动力电池在所述实时电压范围内的加热速率最高的数值。

优选地，判断动力电池是否存在加热需求的步骤包括：

若获取到的动力电池的当前温度或实时温度小于预设温度，确定动力电池存在加热需求；

若获取到的动力电池的当前温度或实时温度大于或等于预设温度，确定动力电池不存在加热需求。

优选地，动力电池的当前温度和实时温度是指采集到的动力电池包的多个单体电池温度中最低的一个温度。

本发明实施例还提供了一种动力电池脉冲加热装置，包括：

第一获取模块，用于获取动力电池的当前温度和当前电压；

判断模块，用于基于获取到的动力电池的当前温度，判断动力电池是否存在加热需求；

加热模块，用于若动力电池存在加热需求，则根据所述当前电压，选择使脉冲加热效率最高的基础频率，并按照所述基础频率和预设的基础振幅请求脉冲电流对动力电池进行脉冲加热；

第二获取模块，用于在对动力电池持续进行脉冲加热的过程中，获取动力电池的实时温度和实时电压；

调整模块，用于若根据所述实时温度确定动力电池仍具有加热需求，则根据所获取到的实时电压调整脉冲电流的频率，以使对动力电池的加热效率持续保持在最高状态。

本发明实施例还提供了一种汽车，包括上述的动力电池脉冲加热装置。

本发明的有益效果为：

通过固定脉冲电流的幅值，将动力电池电压工作区间划分成多个不同的电池电压区间，通过预先实验发现不同电池电压区间内脉冲电流频率和加热速率的关系，选择加热速率最高的一个频率作为对应电池电压区间的频率，在实际进行脉冲加热过程中，通过实时电压选取最合适的脉冲加热频率，有利于提高低温下动力电池的加热效率。

附图说明

图1为本发明提出的一种低温下动力电池恒幅变频自加热的方法的流程示意图;

图2为本发明实施例中装置的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

发明人在前期实验中发现，随着电池温度的升高，电池内阻持续降低，如果保持脉冲电流频率不变，则电池温升速率会持续降低，无法实现最高的加热效率。在电流幅值恒定，电流频率变化的脉冲加热下，脉冲电流的频率过低，则电池加热过程接近于直流充放电过程，无法体现脉冲加热的优势，因此，在不同电压区间选择合适频率的脉冲电流对电池进行加热，有利于实现电池加热速度最大化。

因此，本方案中通过固定脉冲电流的幅值，将动力电池电压工作区间划分成多个不同的电池电压区间，通过预先实验发现不同电池电压区间内脉冲电流频率fn和加热速率vn的关系，选择加热速率最高的一个频率作为对应电池电压区间的频率，有利于优化低温下动力电池的加热效率。

具体来说，本发明提出了一种低温下动力电池恒幅变频自加热的方法，即在低温下，对动力电池施加一定幅值不同频率的脉冲电流，通过电池温度阈值或电压阈值进行加热过程的控制，根据焦耳热公式q=i²*r，电流流过电池内部，电池内阻产生焦耳热，从而实现对电池加热的方法。

参照图1，本发明提出的一种低温下实现动力电池恒幅变频自加热的方法，该方法利用动力电池电压变化来选择合适的脉冲电流频率，以此提高动力电池的脉冲加热效率。其中，该方法所需要的脉冲加热系统为现有技术的相关系统，例如，参考比亚迪公司，宁德时代公司所提交的专利申请中所公开的相关技术。参照图1，本方法实施例中包括：

步骤s1，获取动力电池的当前温度，获取动力电池的当前电压。

具体实施中，通过在动力电池上布置响应速度为1s的高精度ntc热敏电阻和具有一定采集精度的低压连接器，对电池进行实时的温度检测和电压检测，通过bms读取动力电池的温度和电压。

电池管理系统bms采集到电池温度和电压后需要对温度和电压的准确性进行判断，电池管理系统bms采集到的电池温度为电池包内多个电池单体的温度，以电池单体最低温作为电池温度控制标准。

电池管理系统bms采集到的电池电压为动力电池包内多个电池单体的电压的总和。步骤s2，根据获取到的动力电池的当前温度，判断动力电池是否存在加热需求。

具体来说，若获取到的动力电池的当前温度或实时温度小于预设温度，确定动力电池存在加热需求；

若获取到的动力电池的当前温度或实时温度大于或等于预设温度，确定动力电池不存在加热需求。

判断为是时，不进入对动力电池进行加热的加热模式。

步骤s3，若动力电池存在加热需求，则根据所述当前电压，选择使脉冲加热效率最高的基础频率，并按照所述基础频率和预设的基础振幅请求脉冲电流对动力电池进行脉冲加热。

其中，预设的基础振幅为预先根据经验值进行选取的一个定值。

而基于当前电压去选择基础频率的具体方案为：通过从预先试验确定的动力电池电压范围和脉冲电流的频率的预定对应关系表中查表得到的所需要的脉冲电流的频率。

本实施例中，上述的预定对应关系表是预先通过实验去确定的，在该预定对应关系表中，一个动力电池电压范围对应于一个频率，且一个实时电压范围对应的频率数值为预先通过实验确定的使动力电池在所述实时电压范围内的加热速率最高的数值。

在该预定对应关系表中，根据动力电池的最大额定值umax和最小额定值umin将动力电池的电压使用区间划分为n个动力电池电压范围，其中，第一个动力电池电压范围为umax~u1，u1=umax-（umax-umin）*1/n，第二个动力电池电压范围为u1~u2，u2=umax-（umax-umin）*2/n，第三个动力电池电压范围为u2~u3，u3=umax-（umax-umin）*3/n，以此得到第n个动力电池电压范围为un-1~umin，un-1=umax-（umax-umin）*(n-1)/n。

在预先试验时，通过给与不同的频率，来采集动力电池的电压在各个动力电池电压范围内的温升信息，进而选取使动力电池的电压在不同动力电池电压范围内的加热效率最快的频率为所需要的频率值。

步骤s4，在对动力电池持续进行脉冲加热的过程中，获取动力电池的实时温度和实时电压。

在步骤s4中，对实时温度和实时电压的采集方式同步骤s1中相同，本实施例中不再赘述。

步骤s5，根据实时温度判断动力电池是否仍然具有加热需求。

若不存在，则退出加热模式。

步骤s5中，即判断实时温度是否仍然低于预设温度。

步骤s6，若根据所述实时温度确定动力电池仍具有加热需求，则根据所获取到的实时电压调整脉冲电流的频率，以使对动力电池的加热效率持续保持在最高状态。

基于实时电压去选择频率的具体方案为：通过从预先试验确定的动力电池电压范围和脉冲电流的频率的预定对应关系表中查表得到的所需要的脉冲电流的频率。

本实施例中，步骤s2和步骤s6中的预定对应关系表为同一关系表。

本发明实施例还提供了一种动力电池脉冲加热装置，包括：

第一获取模块，用于获取动力电池的当前温度和当前电压；

判断模块，用于基于获取到的动力电池的当前温度，判断动力电池是否存在加热需求；

加热模块，用于若动力电池存在加热需求，则根据所述当前电压，选择使脉冲加热效率最高的基础频率，并按照所述基础频率和预设的基础振幅请求脉冲电流对动力电池进行脉冲加热；

第二获取模块，用于在对动力电池持续进行脉冲加热的过程中，获取动力电池的实时温度和实时电压；

调整模块，用于若根据所述实时温度确定动力电池仍具有加热需求，则根据所获取到的实时电压调整脉冲电流的频率，以使对动力电池的加热效率持续保持在最高状态。

本发明实施例还提供了一种汽车，包括上述的动力电池脉冲加热装置。

上述实施例只对其中一些本发明的一个或多个实施例进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。