一种电池冷却液的加热控制方法及系统与流程

1.本发明涉及动力电池领域，具体涉及一种电池冷却液的加热控制方法及系统。


背景技术：

2.在给电池充电时，不恰当的温度会影响电池的充电效率，对此，更为具体的描述是，出于自身特性的限制，电池只有在适当温度范围下才能达到所需范围的充电倍率，充电倍率能直接决定电池的充电速度；电池出厂时，工程师会预先确定不同温度范围内电池可达到的充电倍率范围，再根据需要设定不同情境下电池充电倍率的变化策略。通常来讲，电池充电倍率的变化策略与电压、电池剩余电量和电池当前温度有关。
3.在相关技术中，电池处于低温状态时，一般将电池冷却液以固定功率加热并使其流经电池周遭，通过热传导使电池升温，使电池处于适当的温度范围内，然后根据已设定好的电池充电倍率变化策略实时改变充电倍率，进而完成充电。然而，本案发明人发现，低温充电过程中动力电池的温升除来自冷却液的热传导外，还来自充电过程中电池内部由于化学变化而产生的自发热，且电池的自发热量大小随着电池自身所处的温度区间以及其充电倍率的变化会不断变化，因此，前述以固定功率加热冷却液的控制策略实际上存在一定的资源浪费。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电池冷却液的加热控制方法及系统。
5.本发明提供的一种电池冷却液的加热控制方法，包括如下步骤：
6.检测当前电池温度t；
7.根据当前电池温度t所处的温度区间判断是否需要利用加热装置加热以及是否需要冷却液传递热量；
8.若需要利用加热装置加热，则控制加热装置处于工作状态；
9.若需要利用冷却液传递热量，则控制冷却液驱动装置处于工作状态。
10.可选地，根据当前电池温度t所处的温度区间判断是否需要利用加热装置加热以及是否需要冷却液传递热量的步骤包括：
11.若当前电池温度t小于第一设定温度t1，判断需要利用加热装置加热，控制冷却液驱动装置工作，利用冷却液驱动装置驱动冷却液循环，并控制加热装置工作，利用加热装置加热冷却液；
12.若当前电池温度t大于或等于第一设定温度t1并小于或等于第二设定温度t2，判断不需要利用加热装置加热，但需要利用冷却液均热，控制加热装置处于非工作状态，同时控制冷却液驱动装置处于工作状态；
13.若当前电池温度t大于第二设定温度t2，判断不需要利用加热装置加热，控制加热装置处于非工作状态。
14.可选地，利用加热装置加热冷却液的步骤包括：
15.在加热装置开始工作时开始计时，以设定的时间间隔t检测当前电池温度t，并结合前后两次检测得到的电池温度差判断电池温升速率，根据电池温升速率选择合适的规则更新冷却液的目标温度，根据电池温升速率选择合适的规则更新冷却液的目标温度，通过冷却液目标温度的改变影响电池温升速率，直至将电池温升速率维持在所需的范围内；
16.若电池温升速率小于第一速率，则在第一次测量结束时以预先设置的却液目标温度作为更新后的冷却液目标温度，此后每一次测量结束时，取treqn＝treq
n-1
+d，其中，treq为更新后的冷却液目标温度，d为设定递进值，n为测量次数；
17.若电池温升速率大于第二速率，则在第一次测量结束时以加热装置刚开始工作时设置的却液目标温度作为更新后的冷却液目标温度，此后每一次测量结束时，取treqn＝treq
n-1-d；
18.若电池温升速率在第一速率和第二速率之间，则维持一个设定时间间隔前更新的冷却液目标温度不变。
19.可选地，根据当前电池温度t所处的温度区间判断是否需要利用加热装置加热以及是否需要冷却液传递热量的步骤包括：
20.若当前电池温度t小于第一设定温度t1，判断需要利用冷却液传热，控制冷却液驱动装置处于工作状态；
21.若当前电池温度t大于或等于第一设定温度t1并小于或等于第二设定温度t2，判断不需要利用加热装置加热，但需要利用冷却液均热，控制加热装置处于非工作状态，同时控制冷却液驱动装置处于工作状态；
22.若当前电池温度t大于第二设定温度t2，判断不需要利用加热装置加热，控制加热装置处于非工作状态。
23.可选地，若当前电池温度t小于第一设定温度t1，在判断需要利用冷却液传热，控制冷却液驱动装置处于工作状态的步骤之后还包括：
24.进一步判断是否需要利用加热装置加热。
25.可选地，进一步判断是否需要利用加热装置加热的步骤包括：
26.判断电池温度是否小于第三设定温度t3；
27.若电池温度小于第三设定温度t3，判断需要控制加热装置工作，控制加热装置加热冷却液；
28.若电池温度大于第三设定温度t3，则进一步检测当前电池充电倍率a，根据当前电池充电倍率a与设定充电倍率a之间的关系判断是否需使加热装置工作。
29.可选地，根据当前电池充电倍率a与设定充电倍率a之间的关系判断是否需使加热装置工作的步骤包括：
30.若电池的充电倍率a大于设定充电倍率a，则判断不需使加热装置工作；
31.若电池的充电倍率a小于或等于设定充电倍率a，使加热装置处于工作状态，控制加热装置加热冷却液。
32.可选地，利用加热装置加热冷却液的步骤包括：
33.在加热装置开始工作时开始计时，以设定的时间间隔t检测当前电池温度t，并结合前后两次检测得到的电池温度差判断电池温升速率，根据电池温升速率选择合适的规则更新冷却液的目标温度，通过冷却液目标温度的改变影响电池温升速率，直至将电池温升
速率维持在所需的范围内。
34.可选地，根据电池温升速率选择合适的规则更新冷却液的目标温度，通过冷却液目标温度的改变影响电池温升速率，直至将电池温升速率维持在所需的范围内的步骤包括：
35.若电池温升速率小于第一速率，则在第一次测量结束时，以使预先设置的冷却液目标温度作为此次更新后的冷却液目标温度，此后每一次测量结束时，取treqn＝treq
n-1
+d，其中，treq为更新后的冷却液目标温度，d为设定递进值，n为测量次数，在电池温度小于第三设定温度t3，利用加热装置加热冷却液的情况下，预先设置的冷却液目标温度为第一目标温度t1，在电池的充电倍率a小于或等于设定充电倍率a，利用加热装置加热冷却液的情况下，预先设置的冷却液目标温度为第二目标温度t2，第二目标温度t2的计算公式为：t2＝t
1-a
×
b+c，b为充电倍率补偿值，c为电池温度补偿值；
36.若电池温升速率大于第二速率，则在第一次测量结束时，以使预先设置的冷却液目标温度作为此次更新后的冷却液目标温度，此后每一次测量结束时，取treqn＝treq
n-1-d；
37.若电池温升速率在第一速率和第二速率之间，则维持一个设定时间间隔前更新的冷却液目标温度不变。
38.本发明还提供一种电池冷却液的加热控制系统，包括：
39.检测模块，用于检测当前电池温度t；
40.控制模块，用于执行上述方案中任一项所述的加热控制方法。
41.综上所述，本发明考虑了电池自发热对电池温升速率的影响，将电池自发热变化纳入电池冷却液的升温控制策略考量中，兼顾了充电效率与电能消耗，能使电池以最高性价比完成充电，延长电池的使用寿命。
42.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
43.图1为本发明实施例一的流程框图。
44.图2为本发明实施例二的流程框图。
具体实施方式
45.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
46.本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
47.本发明例提供一种电池冷却液的加热控制方法，该方法尤其适用于电池进行低温快充的情景，其通过考虑处于不同温度区间的电池在不同充电倍率下于充电过程中产生的自发热对电池温升的影响，对应地去控制冷却液驱动装置驱动冷却液在电池周围流动和/或控制加热装置加热冷却液，以做到兼顾降低能耗与缩短快充时间，并使电池在无论何种
剩余电荷状态下进行快充时，其升温速率都能控制在一定范围内，保持电池安全。
48.实施例一
49.如图1所示，本实施例提供的电池冷却液的加热控制方法包括以下步骤：
50.s10：检测当前电池温度t；需要特别说明的是，此处所述的当前电池温度t，既可以是动力电池系统中电池包的平均温度，也可以指动力电池系统中各电池模组温度的最低值，本实施例中所述的当前电池温度t为动力电池系统中各电池模组温度的最低值。
51.s20：根据当前电池温度t所处的温度区间判断是否需要利用加热装置加热以及是否需要冷却液传递热，若需要利用加热装置加热，则控制加热装置处于工作状态，若需要利用冷却液传递热量，则控制冷却液驱动装置处于工作状态。
52.具体地，在步骤s20中：
53.若当前电池温度t与第一设定温度t1(优选10～15℃)之间的关系为t＜t1，则判断需要利用加热装置加热并需要利用冷却液传递热量，控制冷却液驱动装置和加热装置同时处于工作状态，以利用冷却液对电池加热，此时冷却液的目标温度可以根据需要灵活设置；
54.若当前电池温度t与第一设定温度t1(优选10～15℃)和第二设定温度t2(优选15～20℃)之间的关系为t1≤t≤t2，则判断不需要利用加热装置加热，但需要利用冷却液传递热量；由于此时只依靠电池在充电过程中的自发热使电池逐步升温，即可使电池以最高性价比(充电效率与电能消耗)完成充电，因此，此种情况下使加热装置处于非工作状态，并且，为了确保电池各个模组之间的温度均匀，营造有利于动力电池寿命的充电环境，应使冷却液驱动装置处于工作状态，令冷却液在电池周侧流动的过程中均衡各电池各模组之间的温度；
55.若当前电池温度t与第二设定温度t2之间的关系为t＞t2，则判断不需要利用加热装置加热，使加热装置处于非工作状态；此外，由于此环境下电池自身温度较高，在充电过程中产生的自发热已经能使整个充电过程以较高效率完成，因此无论冷却液驱动装置是否处于工作状态，电池都能够以最高性价比完成充电，单从电池以最高性价比完成充电的角度考虑，可以使冷却液驱动装置处于工作状态，也可以使其处于非工作状态。在整个动力电池管理策略中，此时是否需要利用冷却液传递热量，使冷却液驱动装置处于工作状态需要另行判断，例如判断是否需要均温、降温等，具体判断策略为与本发明无关的现有技术，在此不作赘述。
56.进一步地，在步骤s20中，利用加热装置加热时，为了在整个充电过程中将电池的温升速率控制在一定范围内，还可同步执行下述步骤的控制：
57.步骤s60：在打开加热装置时开始计时，以设定的时间间隔t(例如0.5min)检测当前电池温度t，并结合前后两次检测得到的电池温度的差值，以判断电池温升速率v(电池温升速率的计算公式为式中t
t
表示t时刻的电池温度，t
t0
表示设定时间间隔前的电池温度)，然后根据电池温升速率v选择合适的规则更新冷却液的目标温度，通过冷却液目标温度的改变来影响电池温升速率，直至将电池温升速率维持在所需的范围内。
58.需要说明的是，加热装置可根据冷却液的目标温度变化而进行变功率工作，这样一来，在电池温升速率较大时，通过减小设定时间间隔内的冷却液温度变化量，即可降低电池温升速率，在电池温升速率较小时，通过增大设定时间间隔内的冷却液温度变化量，即可
提升电池温升速率；如此，通过控制加热装置的输出功率的变化范围，在冷却液目标温度更新迭代2～5次后即可将电池温升速率控制在所需范围内。
59.基于此，步骤s60更为具体的描述包括如下内容：
60.若电池温升速率v小于第一速率v1(三元电池优选0.5～0.6℃/min，铁锂电池优选0.7～0.8℃/min)，则进入步骤s601，使用如下规则更新冷却液的目标温度：
61.第一次测量结束时，取treq1＝treq0；第二次测量及以后，取treqn＝treq
n-1
+d。
62.其中，treq为更新后的冷却液目标温度，t
req0
为使加热装置刚开始工作时预先设定的冷却液目标温度，d为设定递进值(优选5℃)，n为测量次数。需要说明的是，之所以第一次测量结束时，取treq1＝treq0，是因为加热装置开启后需要经过一定时间间隔才能够达到一定的工作效率，将第一次测量后的冷却液目标温度设置为加热装置刚开始工作时设置的冷却液目标温度，能对加热装置从开启到达到一定工作效率的时间做出补偿。
63.若电池温升速率大于第二速率(三元电池优选0.6～0.7℃/min，铁锂电池优选0.8～0.9℃/min)，则进入步骤s602，使用如下规则，更新加热装置加热的冷却液的目标温度：
64.第一次测量结束时，取treq1＝treq0，第二次测量及以后，取treqn＝treq
n-1-d。
65.若电池温升速率在第一速率至第二速率之间，则进入步骤s603，维持一个设定时间间隔前更新的冷却液目标温度不变。
66.实施例二
67.如图2所示，本实施例的电池冷却液的加热控制方法包括：
68.s10：检测当前电池温度t；
69.s20：根据当前电池温度t所处的温度区间判断是否需要利用加热装置加热以及是否需要冷却液传递热，若需要利用加热装置加热，则控制加热装置处于工作状态，若需要利用冷却液传递热量，则控制冷却液驱动装置处于工作状态。
70.具体地，在步骤s20中，当前电池温度大于第二设定温度t2、以及当前电池温度大于或等于第一设定温度t1(优选10～15℃)且小于或等于第二设定温度t2时的控制方式均与实施例一相同，在此不再赘述。本实施例的步骤s20与实施例一的不同之处在于当前电池温度小于第一设定温度t1时的控制方式。
71.在本实施例中，若当前电池温度t小于第一设定温度t1，判断需要利用冷却液传热，使冷却液驱动装置处于工作状态，并进一步判断电池温度是否小于第三设定温度t3(优选-5～10℃)，若电池温度小于第三设定温度t3，判断需要控制加热装置工作，进入步骤s41，否则进入步骤s42。
72.步骤s41：控制加热装置工作，并将加热装置加热冷却液的目标温度设为第一目标温度t1(优选30℃)，然后按照步骤s60的控制方式控制加热装置以较高输出功率工作，更快地使电池升温；
73.步骤s42：进一步检测当前电池充电倍率a，根据当前电池充电倍率a与设定充电倍率a之间的关系判断是否需使加热装置工作，若电池的充电倍率在设定充电倍率a以上(三元电池优选值为0.7～1.0c之间，铁锂电池优选值为0.9～1.2c之间)，则说明该情景下的电池充电倍率较大，电池自身的发热温升即可满足电池的温升速率需求，此时，控制加热装置处于非工作状态。
74.反之，若电池的充电倍率小于或等于设定充电倍率a，判断需使加热装置工作，并
进入步骤s421，进一步确定冷却液的目标温度。
75.步骤s421：使加热装置处于工作状态，并将冷却液的目标温度设为第二目标温度t2，第二目标温度t2的计算公式为：
76.t2＝t
1-a
×
b+c。
77.其中，b为充电倍率补偿值，其随当前电池充电倍率增大而增大，c为电池温度补偿值，其随当前电池温度t增大而增大，充电倍率补偿值b和电池温度补偿值c的取值可以根据需要自行调整。优选地，充电倍率补偿值取3～8以内，例如，当前电池充电倍率在0.1～0.3c以内时，充电倍率补偿值取为3，当前电池充电倍率在0.3～0.5c以内时，充电倍率补偿值取为5，当前电池充电倍率在0.5～0.7c以内时，充电倍率补偿值取最大值8。
78.优选地，电池温度补偿值在0～20以内，例如，当前电池温度t为-5℃≤t＜0℃，电池温度补偿值取5，当前电池温度t为0℃≤t＜5℃，电池温度补偿值取10，当前电池温度t为5℃≤t＜10℃，电池温度补偿值取15，当前电池温度t为10℃≤t＜15℃，电池温度补偿值取20。
79.对应地，在步骤s421中设好冷却液的目标温度后，可以按照步骤s60的控制方式控制加热装置进行加热。
80.综合上述两个实施例所述，本发明提供的电池冷却液的加热控制方法将电池自发热带来的温度升高因素引入电池升温策略中，使电池能以高性价比(充电效率与电能消耗)完成充电。
81.基于此二实施例，本发明还提供一种电池冷却液的加热控制系统，包括：
82.检测模块，用于检测当前电池温度t；
83.控制模块，用于根据当前电池温度t判断是否需要利用加热装置加热以及是否需要冷却液传递热量，在需要利用加热装置加热时，控制加热装置处于工作状态，在需要利用冷却液传递热量时，控制冷却液驱动装置处于工作状态。
84.具体地，控制模块在当前电池温度t小于第一设定温度t1时，判断需要利用冷却液传热，控制冷却液驱动装置处于工作状态；在当前电池温度t大于或等于第一设定温度t1并小于或等于第二设定温度t2时，判断不需要利用加热装置加热，但需要利用冷却液传递热量，控制加热装置处于非工作状态，同时控制冷却液驱动装置处于工作状态；在当前电池温度t大于第二设定温度t2时，判断不需要利用加热装置加热，控制加热装置处于非工作状态。
85.综上所述，本发明考虑了电池自发热对电池温升速率的影响，将电池自发热变化纳入电池冷却液的升温控制策略考量中，兼顾了充电效率与电能消耗，并能在充电过程中控制充电速率始终落在一定范围内，以使电池以最高性价比完成充电，延长电池的使用寿命。
86.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。