一种电动汽车动力电池加热方法及装置与流程

1.本技术涉及电动汽车技术领域，具体而言，涉及一种电动汽车动力电池加热方法及装置。


背景技术：

2.目前，电动汽车领域发展迅速，为弥补动力电池化学特性的短板，需对动力电池的工作温度进行有效控制，使动力电池工作在较为理想的工作温度范围内，减少温度对动力电池工作性能的影响。现有的电动汽车电力电池加热方法，通常采用多档ptc加热，需要多个不同的ptc模块，在不同的ptc加热档位之间切换，实现多档加热。然而，在实践中发现，现有方法需要设置多个不同的ptc模块，增加整车成本，同时，多档切换容易产生冲击电流，影响电池的使用寿命。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种电动汽车动力电池加热方法及装置，能够在不增加额外硬件成本的条件下实现电池主动加热功能，保证电池的使用寿命。
4.本技术实施例第一方面提供了一种电动汽车动力电池加热方法，包括：
5.获取动力电池的当前电池温度；
6.根据所述当前电池温度判断是否需要对动力电池进行电池主动加热；
7.如果是，调整电机的d轴电流和所述电机各相的pwm开关频率，以使电机绕组及功率模块产生的热量对电池冷却液进行加热；
8.通过被加热的所述电池冷却液对所述动力电池进行主动加热。
9.在上述实现过程中，先获取动力电池的当前电池温度；根据当前电池温度判断是否需要对动力电池进行电池主动加热；如果是，调整电机的d轴电流和电机各相的pwm开关频率，以使电机绕组及功率模块产生的热量对电池冷却液进行加热；最后通过被加热的电池冷却液对动力电池进行主动加热，能够在不增加额外硬件成本的条件下实现电池主动加热功能，保证电池的使用寿命。
10.进一步地，所述根据所述当前电池温度判断是否需要对动力电池进行电池主动加热，包括：
11.判断所述当前电池温度是否大于预设的电池温度阈值；
12.如果否，则确定需要对动力电池进行电池主动加热，并执行所述的调整电机的d轴电流和所述电机各相的pwm开关频率。
13.进一步地，所述调整电机的d轴电流和所述电机各相的pwm开关频率，包括：
14.检测电池冷却液的第一实时温度；
15.根据所述第一实时温度，确定电机各相的目标结温和需要调整的目标电流；
16.将所述电机的d轴电流调整为目标电流，并控制所述电机各相的pwm开关频率，以使所述电机各相的结温达到所述目标结温。
17.进一步地，根据所述第一实时温度，确定电机各相的目标结温和需要调整的目标电流，包括：
18.当所述第一实时温度在预设的第一温度范围内时，则确定电机各相的目标结温为所述第一温度范围对应的第一目标结温，并确定需要调整的目标电流为所述第一温度范围对应的第一目标电流；
19.当所述第一实时温度在预设的第二温度范围内时，则确定电机各相的目标结温为所述第二温度范围对应的第二目标结温，并确定需要调整的目标电流为所述第二温度范围对应的第二目标电流；
20.当所述第一实时温度在预设的第三温度范围内时，则确定电机各相的目标结温为所述第三温度范围对应的第三目标结温，并确定需要调整的目标电流为所述第三温度范围对应的第三目标电流。
21.进一步地，在所述通过被加热的所述电池冷却液对所述动力电池进行主动加热之后，所述方法还包括：
22.检测所述电池冷却液当前的第二实时温度；
23.判断所述第二实时温度是否大于预设的最高温度阈值；
24.如果是，则关闭主动加热系统，并调整电机的d轴电流为0。
25.本技术实施例第二方面提供了一种电动汽车动力电池加热装置，所述电动汽车动力电池加热装置包括：
26.获取单元，用于获取动力电池的当前电池温度；
27.判断单元，用于根据所述当前电池温度判断是否需要对动力电池进行电池主动加热；
28.调整单元，用于当判断出需要对所述动力电池进行电池主动加热时，调整电机的d轴电流和所述电机各相的pwm开关频率，以使电机绕组及功率模块产生的热量对电池冷却液进行加热；
29.主动加热单元，用于通过被加热的所述电池冷却液对所述动力电池进行主动加热。
30.在上述实现过程中，获取单元先获取动力电池的当前电池温度；判断单元根据当前电池温度判断是否需要对动力电池进行电池主动加热；调整单元在判断出需要对动力电池进行电池主动加热时，调整电机的d轴电流和电机各相的pwm开关频率，以使电机绕组及功率模块产生的热量对电池冷却液进行加热；最后主动加热单元通过被加热的电池冷却液对动力电池进行主动加热，能够在不增加额外硬件成本的条件下实现电池主动加热功能，保证电池的使用寿命。
31.进一步地，所述判断单元，包括：
32.判断子单元，用于判断所述当前电池温度是否大于预设的电池温度阈值；
33.第一确定子单元，用于判断出所述当前电池温度不大于所述电池温度阈值时，则确定需要对动力电池进行电池主动加热。
34.进一步地，所述调整单元包括：
35.检测子单元，用于检测电池冷却液的第一实时温度；
36.第二确定子单元，用于根据所述第一实时温度，确定电机各相的目标结温和需要
调整的目标电流；
37.调整子单元，用于将所述电机的d轴电流调整为目标电流，并控制所述电机各相的pwm开关频率，以使所述电机各相的结温达到所述目标结温。
38.本技术实施例第三方面提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行本技术实施例第一方面中任一项所述的电动汽车动力电池加热方法。
39.本技术实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本技术实施例第一方面中任一项所述的电动汽车动力电池加热方法。
附图说明
40.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
41.图1为本技术实施例提供的一种电动汽车动力电池加热方法的流程示意图；
42.图2为本技术实施例提供的一种电动汽车动力电池加热装置的结构示意图；
43.图3为本技术实施例提供的一种电池主动加热系统液体回路示意图；
44.图4为本技术实施例提供的一种不同冷却液温度下目标结温和设定电流示意图；
45.图5为本技术实施例提供的一种控制pwm开关频率提升功率模块发热量示意图；
46.图6为本技术实施例提供的一种电池主动加热系统控制策略示意图。
具体实施方式
47.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
48.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
49.实施例1
50.请参看图1，图1为本技术实施例提供了一种电动汽车动力电池加热方法的流程示意图。其中，该电动汽车动力电池加热方法包括：
51.s101、获取动力电池的当前电池温度。
52.本技术实施例中，获取动力电池的当前电池温度，即监测动力电池的真实的当前电池温度t
battery
。
53.s102、判断当前电池温度是否大于预设的电池温度阈值，如果否，执行步骤s103；如果是，结束本流程。
54.本技术实施例中，该预设的电池温度阈值具体可以为0℃，对此本技术实施例不作限定。
55.本技术实施例中，该方法可以应用于电池主动加热系统中，请一并参阅图3，图3是本技术实施例提供的一种电池主动加热系统液体回路示意图，如图3所示，该主动加热系统
包括功率模块、电机控制器、驱动电机、温度传感器、水泵、动力电池、电池管理系统和冷却管路等，可以通过电池管理系统判断当前电池温度是否大于预设的电池温度阈值，在当前电池温度小于或者等于0℃时，则需要对动力电池进行主动加热。
56.s103、确定需要对动力电池进行电池主动加热。
57.本技术实施例中，当确定需要对动力电池进行电池主动加热时，可以通过电机控制器增加电机d轴电流id，使电机绕组产生大量的热，对冷却液进行加热。
58.s104、检测电池冷却液的第一实时温度。
59.s105、根据第一实时温度，确定电机各相的目标结温和需要调整的目标电流。
60.作为一种可选的实施方式，根据第一实时温度，确定电机各相的目标结温和需要调整的目标电流，包括：
61.当第一实时温度在预设的第一温度范围内时，则确定电机各相的目标结温为第一温度范围对应的第一目标结温，并确定需要调整的目标电流为第一温度范围对应的第一目标电流；
62.当第一实时温度在预设的第二温度范围内时，则确定电机各相的目标结温为第二温度范围对应的第二目标结温，并确定需要调整的目标电流为第二温度范围对应的第二目标电流；
63.当第一实时温度在预设的第三温度范围内时，则确定电机各相的目标结温为第三温度范围对应的第三目标结温，并确定需要调整的目标电流为第三温度范围对应的第三目标电流。
64.在上述实施方式中，可以根据电池冷却液的第一实时温度t
coolant
，调整功率模块结温的目标值tj，具体策略如图4所示。
65.在上述实施方式中，第一温度范围具体可以为低于20℃，第一温度范围对应的第一目标结温具体可以为140℃，当第一实时温度t
coolant
低于20℃时，电机各相的目标结温则可以确定为140℃，此时主动加热系统进入快速加热阶段。根据试验标定的适合的电流数据，此时设定目标电流id为第一目标电流id1。根据结温的公式，tj＝r*f
sw
*(e
on
+e
off
+u*i*ts)，式中，ts为导通时间，u为电压的有效值，i为电流的有效值，r为热阻。由上式可知，开关频率f
sw
与结温tj成比例关系。
66.在上述实施方式中，可以通过图5中的pi控制器，控制开关频率f
sw
可以使各相的结温达到或接近目标结温。当前结温高于目标结温时，降低开关频率，当前结温低于目标结温时，升高开关频率。
67.在上述实施方式中，第二温度范围具体可以为20℃～40℃，此时，第二温度范围对应的第二目标结温可以为120℃，主动加热系统减缓加热速度，此时设定目标电流id为第二目标电流id2。各相的开关频率根据目标结温通过pi控制器调节。
68.在上述实施方式中，第三温度范围具体可以为40℃—50℃，此时，第三温度范围对应的第三目标结温可以为100℃，主动加热系统进一步减缓加热速度，此时设定目标电流id为第三目标电流id3，各相的开关频率根据目标结温通过pi控制器调节。
69.在步骤s105之后，还包括以下步骤：
70.s106、将电机的d轴电流调整为目标电流，并控制电机各相的pwm开关频率，以使电机各相的结温达到目标结温。
71.本技术实施例中，需要监测电池冷却液的第一实时温度tcoolant，由于电池冷却液温度低于40℃时电池加热效率低，高于50℃时能耗较大，因此，当需要对电池主动加热时，电池冷却液的最佳温度为40℃-45℃，可以根据该最佳温度实时调整目标电流id的电流值和电机各相的目标结温，进而控制对应的开关频率f
sw
。
72.请一并参阅图6，图6是本技术实施例提供的一种电池主动加热系统控制策略示意图。如图6所示，当判断电动电池需要进行主动加热时，则通过电机控制器增加电机d轴电流id，将电能转化为需要的热能，对电池冷却液进行加热。一般情况下功率模块各相使用相同的pwm开关频率，在给定的is幅值、角度和转子位置情况下，功率模块中三相通过的电流不同，因此三个芯片模块产生的热量不同，极端情况下某相芯片温度接近模块的高温上限，另外两相芯片的温度依然很低。根据开关损耗公式：p
sw
＝f
sw
*(e
on
+e
off
)，可知，功率模块的开关损耗p
sw
和对应的开关频率f
sw
成正比，而开关损耗p
sw
以热的形式存在于系统中。为了进一步提升功率模块产生的热能，通过动态调整各相的开关频率f
sw
，能够使各芯片工作于较高的目标结温下，进而缩短电池加热所需的时间。
73.s107、通过被加热的电池冷却液对动力电池进行主动加热。
74.本技术实施例中，在当前的电流id下，可以通过电机控制器判断功率模块中三相分别对应的结温，然后通过pi控制器分别控制电机每相的pwm开关频率，进而提升功率模块的产热量，产生的热量对冷却液进行加热。
75.本技术实施例中，被加热的电池冷却液通过水泵输送到动力电池，从而实现对动力电池的主动加热。
76.s108、检测电池冷却液当前的第二实时温度。
77.s109、判断第二实时温度是否大于预设的最高温度阈值，如果是，执行步骤s110；如果否，执行步骤s108～步骤s109。
78.本技术实施例中，预设的最高温度阈值具体可以为50℃，对此本技术实施例不作限定。
79.s110、关闭主动加热系统，并调整电机的d轴电流为0。
80.本技术实施例中，当电池冷却液温度tcoolant高于50℃时，则主动加热系统关闭，此时电机的d轴电流id为0。
81.本技术实施例中，该方法的执行主体可以为电动汽车的主控制器等装置，对此本实施例中不作任何限定。
82.本技术实施例中，该方法能够在通过电机产热主动加热电池的基础上，把功率模块产生的热能也进行了充分的利用，通过单独控制三相的pwm开关频率，使每一相芯片模块都工作在较高的结温下，产生更多的热量，从而加速电池的加热过程，从而在不增加额外硬件成本的条件下实现了电池主动加热功能。
83.可见，实施本实施例所描述的电动汽车动力电池加热方法，能够在不增加额外硬件成本的条件下实现电池主动加热功能，保证电池的使用寿命。
84.实施例2
85.请参看图2，图2为本技术实施例提供的一种电动汽车动力电池加热装置的结构示意图。如图2所示，该电动汽车动力电池加热装置包括：
86.获取单元210，用于获取动力电池的当前电池温度；
87.判断单元220，用于根据当前电池温度判断是否需要对动力电池进行电池主动加热；
88.调整单元230，用于当判断出需要对动力电池进行电池主动加热时，调整电机的d轴电流和电机各相的pwm开关频率，以使电机绕组及功率模块产生的热量对电池冷却液进行加热；
89.主动加热单元240，用于通过被加热的电池冷却液对动力电池进行主动加热。
90.作为一种可选的实施方式，判断单元220包括：
91.判断子单元221，用于判断当前电池温度是否大于预设的电池温度阈值；
92.第一确定子单元222，用于判断出当前电池温度不大于电池温度阈值时，则确定需要对动力电池进行电池主动加热。
93.作为一种可选的实施方式，调整单元230包括：
94.检测子单元231，用于检测电池冷却液的第一实时温度；
95.第二确定子单元232，用于根据第一实时温度，确定电机各相的目标结温和需要调整的目标电流；
96.调整子单元233，用于将电机的d轴电流调整为目标电流，并控制电机各相的pwm开关频率，以使电机各相的结温达到目标结温。
97.作为一种可选的实施方式，第二确定子单元232，具体用于当第一实时温度在预设的第一温度范围内时，则确定电机各相的目标结温为第一温度范围对应的第一目标结温，并确定需要调整的目标电流为第一温度范围对应的第一目标电流；以及当第一实时温度在预设的第二温度范围内时，则确定电机各相的目标结温为第二温度范围对应的第二目标结温，并确定需要调整的目标电流为第二温度范围对应的第二目标电流；以及当第一实时温度在预设的第三温度范围内时，则确定电机各相的目标结温为第三温度范围对应的第三目标结温，并确定需要调整的目标电流为第三温度范围对应的第三目标电流。
98.作为一种可选的实施方式，该电动汽车动力电池加热装置还包括：
99.检测单元250，用于在通过被加热的电池冷却液对动力电池进行主动加热之后，检测电池冷却液当前的第二实时温度；
100.温度判断单元260，用于判断第二实时温度是否大于预设的最高温度阈值；
101.关闭单元270，用于当判断出第二实时温度大于预设的最高温度阈值时，则关闭主动加热系统，并调整电机的d轴电流为0。
102.本技术实施例中，针对主动加热技术中仅考虑单一热源而导致加热速度慢的问题，本方法能够利用功率模块所产生的热能，通过调整不同电机相位功率模块的开关频率，增加系统中热能的产生，从而缩短电池加热所需的时间。
103.本技术实施例中，对于电动汽车动力电池加热装置的解释说明可以参照实施例1中的描述，对此本实施例中不再多加赘述。
104.可见，实施本实施例所描述的电动汽车动力电池加热装置，能够在不增加额外硬件成本的条件下实现电池主动加热功能，保证电池的使用寿命。
105.本技术实施例提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行本技术实施例1中的电动汽车动力电池加热方法。
106.本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本技术实施例1中的电动汽车动力电池加热方法。
107.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
108.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
109.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
110.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
111.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
112.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“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。