本發(fā)明涉及電動汽車充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低溫充電控制方法。

背景技術(shù)：

近年來，電動汽車快速發(fā)展，但同時(shí)也面臨很多的技術(shù)難題，其中電池的低溫充電就是其中一項(xiàng)阻礙行業(yè)發(fā)展的極大障礙。低溫充電時(shí)鋰離子在負(fù)極嵌入困難產(chǎn)生堆積，使得負(fù)極鋰離子產(chǎn)生不可逆析出，從而導(dǎo)致電池使用壽命縮減，并且鋰離子析出也會造成一定的安全隱患。

現(xiàn)有技術(shù)中低溫充電方法主要有以下三種：恒低電流充電、低溫加熱充電和脈沖去極化充電。恒低電流充電技術(shù)是采用非常低的電流對電池進(jìn)行持續(xù)充電，存在充電效率過低、時(shí)間過長的缺陷，并且當(dāng)電池達(dá)到低溫充電容量后，仍使用低電流充電會對電池造成損傷。

低溫加熱充電技術(shù)是利用外界電能或電池自身的電能對電池包內(nèi)部的加熱裝置進(jìn)行加熱，加熱裝置將熱量傳遞給電池，升高電池的溫度，然后再對電池進(jìn)行充電。低溫加熱充電技術(shù)需要消耗額外的電能給加熱裝置加熱，并且加熱裝置與電池進(jìn)行熱傳遞時(shí)存在熱傳遞分布不均勻?qū)е码姵貎?nèi)部溫度不一致，使得充電控制策略復(fù)雜化，對電池管理系統(tǒng)(Battery Management System，簡稱BMS)及充電機(jī)的要求較高，增加了設(shè)備成本，并且電池包內(nèi)部空間有限，增加加熱裝置占據(jù)一定的空間，不利于電池的集成輕量化要求。

脈沖去極化充電技術(shù)是采用脈沖充電，脈沖充電過程中使得電池發(fā)熱，脈沖充電時(shí)間越長，電池溫度越高，在電池溫度上升的過程中不斷調(diào)整脈沖電流，當(dāng)電池的溫度達(dá)到電池正常充電溫度的閾值時(shí)，開啟正常充電。采用脈沖去極化充電技術(shù)時(shí)依靠電池充電自身發(fā)熱來提升電池溫度，存在電池升溫效果不佳的缺陷，并且采用脈沖技術(shù)對電池和充電機(jī)具有較高的要求，增加了設(shè)備成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種低溫充電控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對電池在低溫環(huán)境下充電的問題。

本發(fā)明提供一種低溫充電控制方法，包括：

當(dāng)充電開關(guān)打開時(shí)，檢測電池實(shí)際溫度；

根據(jù)電池實(shí)際溫度以及預(yù)設(shè)的電池溫度區(qū)間與充電電流的對應(yīng)關(guān)系，確定電池的充電電流；

根據(jù)確定的充電電流對電池進(jìn)行充電；

檢測電池實(shí)際容量，根據(jù)電池實(shí)際容量判斷是否結(jié)束充電；

當(dāng)確定結(jié)束充電時(shí)，設(shè)置充電電流為0。

可選的，所述預(yù)設(shè)的電池溫度區(qū)間與充電電流的對應(yīng)關(guān)系，包括：

當(dāng)T<T₄時(shí)，I＝0；

當(dāng)T₄≤T<T₃時(shí)，I＝I₄；

當(dāng)T₃≤T<T₂時(shí)，I＝I₃；

當(dāng)T₂≤T<T₁時(shí)，I＝I₂；

當(dāng)T₁≤T<T₀時(shí)，I＝I₁；

當(dāng)T≥T₀時(shí)，I＝I₀；

其中，T為電池實(shí)際溫度，T₀、T₁、T₂、T₃和T₄為預(yù)設(shè)的電池溫度，T₀>T₁>T₂>T₃>T₄，I為充電電流，I₀、I₁、I₂、I₃和I₄為預(yù)設(shè)的充電電流。

可選的，I₀、I₁、I₂、I₃和I₄分別滿足條件：所述I₀″≤I₀<I₀′、I₁″≤I₁<I₁′、I₂″≤I₂<I₂′、I₃″≤I₃<I₃′和I₄″≤I₄<I₄′；

其中，所述I₀′、I₁′、I₂′、I₃′和I₄′，分別對應(yīng)溫度為T₀、T₁、T₂、T₃和T₄時(shí)的安全上限電流，所述I₀″、I₁″、I₂″、I₃″和I₄″，分別對應(yīng)溫度為T₀、T₁、T₂、T₃和T₄時(shí)的持續(xù)充電電流。

可選的，所述根據(jù)電池實(shí)際容量判斷是否結(jié)束充電，包括：

比較電池實(shí)際容量與每個電池溫度區(qū)間對應(yīng)的電池容量的大??；

對于每個電池溫度區(qū)間，當(dāng)電池實(shí)際容量大于或等于所述電池溫度區(qū)間對應(yīng)的電池容量時(shí)，確定結(jié)束充電。

可選的，所述根據(jù)電池實(shí)際容量判斷是否結(jié)束充電，包括：

根據(jù)電池實(shí)際容量和常溫充電容量的比值計(jì)算充電截止參數(shù)；

比較所述充電截止參數(shù)與電池實(shí)際溫度所屬的電池溫度區(qū)間對應(yīng)的充電截止閾值的大小，其中，所述充電截止閾值是根據(jù)電池實(shí)際溫度所屬的電池溫度區(qū)間對應(yīng)的電池容量和常溫充電容量的比值計(jì)算得到的；

當(dāng)所述充電截止參數(shù)大于所述充電截止閾值時(shí)，確定結(jié)束充電。

可選的，所述根據(jù)電池實(shí)際容量和常溫充電容量的比值計(jì)算充電截止參數(shù)，包括：

通過如下公式計(jì)算充電截止參數(shù)：

α＝(C/C₀)²×100％；

其中，C表示電池實(shí)際容量，C₀表示常溫電池容量。

本發(fā)明提供的低溫充電控制方法，當(dāng)充電開關(guān)打開時(shí)，通過檢測電池實(shí)際溫度，根據(jù)電池實(shí)際溫度以及預(yù)設(shè)的電池溫度區(qū)間與充電電流的對應(yīng)關(guān)系，確定電池的充電電流，根據(jù)確定的充電電流對電池進(jìn)行充電，并檢測電池實(shí)際容量，根據(jù)電池實(shí)際容量判斷是否結(jié)束充電，當(dāng)確定結(jié)束充電時(shí)，設(shè)置充電電流為0。通過本發(fā)明提供的方法，在低溫環(huán)境下可以根據(jù)不同的溫度區(qū)間采用不同的充電電流，并采用不同的電池容量控制充電時(shí)間，解決了低溫環(huán)境下采用單一低電流充電時(shí)間長、損傷電池的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的低溫充電控制方法的流程圖；

圖2為充電裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種判斷結(jié)束充電的方法的流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例三提供的另一種判斷結(jié)束充電的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的低溫充電控制方法的流程圖，如圖1所示，本實(shí)施例的方法可以包括：

步驟101、當(dāng)充電開關(guān)打開時(shí)，檢測電池實(shí)際溫度。

本實(shí)施例中，可以通過電池的BMS檢測電池實(shí)際溫度，圖2為充電裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該充電裝置包括：充電開關(guān)1、控制器2、BMS3和電池組4。一般的，電池組4由多塊相同材料體系的電池組成。當(dāng)電池組4需要充電時(shí)，打開充電開關(guān)1，控制器2通過BMS3獲取電池的實(shí)際溫度，控制器2可以按照預(yù)設(shè)的周期周期性的獲取電池的實(shí)際溫度。

其中，BMS3是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶，其主要功能包括：電池物理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測、電池狀態(tài)估計(jì)、在線診斷與預(yù)警、充放電與預(yù)充控制、均衡管理和熱管理等。打開充電開關(guān)1，BMS3采集電動汽車的電池組4中每塊電池的瞬時(shí)溫度，控制器2將采集到的多塊電池溫度進(jìn)行比較，將最低溫度電池塊的溫度作為電池實(shí)際溫度，以避免使用超過最低溫度電池塊的安全上限充電電流對其充電，對最低溫度電池塊造成損傷。

步驟102、根據(jù)電池實(shí)際溫度以及預(yù)設(shè)的電池溫度區(qū)間與充電電流的對應(yīng)關(guān)系，確定電池的充電電流。

不同材料體系的電池可充電的溫度范圍有所不同，控制器2根據(jù)電池的材料體系的溫度范圍，將該范圍劃分為多個溫度區(qū)間，各溫度區(qū)間采用不同的充電電流對電池組4進(jìn)行充電?？蛇x的，預(yù)設(shè)的電池溫度區(qū)間與充電電流的對應(yīng)關(guān)系，可以包括：

當(dāng)T<T₄時(shí)，I＝0；

當(dāng)T₄≤T<T₃時(shí)，I＝I₄；

當(dāng)T₃≤T<T₂時(shí)，I＝I₃；

當(dāng)T₂≤T<T₁時(shí)，I＝I₂；

當(dāng)T₁≤T<T₀時(shí)，I＝I₁；

當(dāng)T≥T₀時(shí)，I＝I₀；

其中，T為電池實(shí)際溫度，T₀、T₁、T₂、T₃和T₄為預(yù)設(shè)的電池溫度，T₀>T₁>T₂>T₃>T₄，I為充電電流，I₀、I₁、I₂、I₃和I₄為預(yù)設(shè)的充電電流。

本實(shí)施例中，電池溫度范圍由T₀、T₁、T₂、T₃和T₄五個預(yù)設(shè)的電池溫度劃分為六個溫度區(qū)間，當(dāng)電池實(shí)際溫度T小于最低預(yù)設(shè)電池溫度T₄時(shí)，此時(shí)電池溫度過低，即便使用很小的電流對電池充電也會引起電池?fù)p傷，因此將電池的充電電流I設(shè)置為0。當(dāng)電池實(shí)際溫度T大于或等于最高預(yù)設(shè)電池溫度T₀時(shí)，T₀為可正常充電溫度，此時(shí)充電電流I等于正常溫度下的充電電流I₀。當(dāng)電池實(shí)際溫度T滿足T₄≤T<T₀范圍時(shí)，根據(jù)電池溫度區(qū)間T₁≤T<T₀、T₂≤T<T₁、T₃≤T<T₂、和T₄≤T<T₃對應(yīng)的充電電流I₁、I₂、I₃和I₄確定當(dāng)前電池充電電流I。

具體的，控制器2先根據(jù)電池實(shí)際溫度確定電池實(shí)際溫度所屬的電池溫度區(qū)間，然后再根據(jù)上述對應(yīng)關(guān)系確定電池實(shí)際溫度所屬的電池溫度區(qū)間對應(yīng)的充電電流為當(dāng)前充電電流。

可選的，I₀、I₁、I₂、I₃和I₄分別滿足條件：I₀″≤I₀<I₀′、I₁″≤I₁<I₁′、I₂″≤I₂<I₂′、I₃″≤I₃<I₃′和I₄″≤I₄<I₄′，其中，I₀′、I₁′、I₂′、I₃′和I₄′，分別對應(yīng)溫度為T₀、T₁、T₂、T₃和T₄時(shí)的安全上限電流，I₀″、I₁″、I₂″、I₃″和I₄″，分別對應(yīng)溫度為T₀、T₁、T₂、T₃和T₄時(shí)的持續(xù)充電電流。

相同材料體系的電池在不同溫度下的安全上限充電電流和持續(xù)充電電流有所不同，不同材料體系的電池在相同溫度下的安全上限充電電流和持續(xù)充電電流也有所不同。電池的材料體系一定時(shí)，電池的安全上限電流和持續(xù)充電電流都由電池的實(shí)際溫度決定。使用大于安全上限電流的充電電流對電池充電會對電池造成損傷，使用小于持續(xù)充電電流的充電電流會延長電池充電的時(shí)間，因此設(shè)定充電電流介于安全上限電流和持續(xù)充電電流之間，不會損傷電池的同時(shí)縮短充電時(shí)間。

需要說明的是，上述例子中將電池的溫度范圍劃分為6個電池溫度區(qū)間，在實(shí)際使用過程中，可以根據(jù)電池材料體系不同，將電池的溫度范圍劃分為比6個更多或更少的溫度區(qū)間，本實(shí)施例并不對此進(jìn)行限制。

步驟103、根據(jù)確定的充電電流對電池進(jìn)行充電。

控制器2根據(jù)步驟102確定的充電電流I對電池組4進(jìn)行充電。

步驟104、檢測電池實(shí)際容量，根據(jù)電池實(shí)際容量判斷是否結(jié)束充電。

當(dāng)電池實(shí)際容量未達(dá)到電池容量時(shí)繼續(xù)對電池組4進(jìn)行充電，持續(xù)充電會引起電池發(fā)熱，從而使得電池自身的溫度升高，電池實(shí)際溫度升高使得電池所屬的溫度區(qū)間發(fā)生變化，因此需要重新檢測電池實(shí)際溫度。BMS3檢測電池實(shí)際容量，當(dāng)確定結(jié)束充電池時(shí)，控制器2執(zhí)行步驟105，當(dāng)確定不結(jié)束充電時(shí)，控制器2返回執(zhí)行步驟101。

當(dāng)控制器2執(zhí)行步驟101時(shí)，若BMS3檢測到電池實(shí)際溫度發(fā)生了變化，根據(jù)新的電池實(shí)際溫度重新確定充電電流，使用新的充電電流對電池進(jìn)行充電。重復(fù)步驟101-104，直到電池實(shí)際容量滿足結(jié)束充電的電池容量。

步驟105、設(shè)置充電電流為0。

當(dāng)電池實(shí)際容量達(dá)到電池容量后，控制器2設(shè)置充電電流為零，以結(jié)束充電。根據(jù)電池容量結(jié)束充電可以避免電池過充電導(dǎo)致電池?fù)p傷。

本實(shí)施例提供的方法，當(dāng)充電開關(guān)打開時(shí)，通過檢測電池實(shí)際溫度，根據(jù)電池實(shí)際溫度以及預(yù)設(shè)的電池溫度區(qū)間與充電電流的對應(yīng)關(guān)系，確定電池的充電電流，根據(jù)確定的充電電流對電池進(jìn)行充電，并檢測電池實(shí)際容量，根據(jù)電池實(shí)際容量判斷是否結(jié)束充電，當(dāng)確定結(jié)束充電時(shí)，設(shè)置充電電流為0。通過本實(shí)施例提供的方法，在低溫環(huán)境下可以根據(jù)不同的溫度區(qū)間采用不同的充電電流，并采用不同的電池容量控制充電時(shí)間，解決了低溫環(huán)境下采用單一低電流充電時(shí)間長、損傷電池的問題。

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本發(fā)明實(shí)施例二提供一種判斷結(jié)束充電的方法，以對實(shí)施例一中步驟104進(jìn)行詳細(xì)說明，圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種判斷結(jié)束充電的方法的流程圖，如圖3所示，本實(shí)施例的方法可以包括：

步驟1041、檢測電池實(shí)際容量。

步驟1042、比較電池實(shí)際容量與每個電池溫度區(qū)間對應(yīng)的電池容量的大小，當(dāng)電池實(shí)際容量大于或等于電池溫度區(qū)間對應(yīng)的電池容量時(shí)，確定結(jié)束充電。

電池容量是指電池存儲電量的大小，電池材料體系一定時(shí)，不同的溫度區(qū)間對應(yīng)不同的電池容量，電池實(shí)際容量指當(dāng)前電池中存儲的實(shí)際電量，電池容量和電池實(shí)際容量可以由控制器2從BMS3獲取得到。當(dāng)電池充電溫度區(qū)間不變時(shí)，電池充電電流不變，充電時(shí)間越長，電池實(shí)際容量越大，電池實(shí)際容量達(dá)到該溫度區(qū)間對應(yīng)的電池容量時(shí)，若繼續(xù)對電池進(jìn)行充電，在該溫度區(qū)間范圍內(nèi)電池實(shí)際容量超過電池容量會導(dǎo)致?lián)p傷電池，影響電池在正常溫度下的電池容量，因此設(shè)定當(dāng)電池實(shí)際容量大于或等于電池溫度區(qū)間對應(yīng)的電池容量時(shí)，控制器2設(shè)置充電電流為零，以結(jié)束充電，此時(shí)的電池實(shí)際容量達(dá)到當(dāng)前電池溫度對應(yīng)的電池容量。本實(shí)施例中，溫度T在T<T₄、T₄≤T<T₃、T₃≤T<T₂、T₂≤T<T₁、T₁≤T<T₀和T≥T₀區(qū)間范圍時(shí)，對應(yīng)的電池容量分別為0、C₄、C₃、C₂、C₁和C₀，電池實(shí)際容量為C。以T₃≤T<T₂為例，當(dāng)電池充電過程中，電池實(shí)際溫度始終在溫度區(qū)間T₃≤T<T₂時(shí)，電池充電電流I恒為I₃，充電時(shí)間越長，電池實(shí)際容量C越大，當(dāng)C≥C₃時(shí)，為了避免損傷電池，控制器2結(jié)束充電，即將充電電流I設(shè)置為零。

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本發(fā)明實(shí)施例三提供另一種判斷結(jié)束充電的方法，以對實(shí)施例一中步驟104進(jìn)行詳細(xì)說明，圖4為本發(fā)明實(shí)施例三提供的另一種判斷結(jié)束充電的方法的流程圖，如圖4所示，本實(shí)施例的方法可以包括：

步驟1041、檢測電池實(shí)際容量。

步驟1043、根據(jù)電池實(shí)際容量和常溫充電容量的比值計(jì)算充電截止參數(shù)。

具體的，充電截止參數(shù)α＝(C/C₀)²×100％，其中，C表示電池實(shí)際容量，C₀表示常溫電池容量。

步驟1044、比較充電截止參數(shù)與電池實(shí)際溫度所屬的電池溫度區(qū)間對應(yīng)的充電截止閾值的大小，當(dāng)該充電截止參數(shù)大于該充電截止閾值時(shí)，確定結(jié)束充電。

其中，充電截止閾值是根據(jù)電池實(shí)際溫度所屬的電池溫度區(qū)間對應(yīng)的電池容量和常溫充電容量的比值計(jì)算得到的。具體的，電池實(shí)際溫度T在T<T₄、T₄≤T<T₃、T₃≤T<T₂、T₂≤T<T₁、T₁≤T<T₀和T≥T₀區(qū)間范圍時(shí)，對應(yīng)的電池容量分別為0、C₄、C₃、C₂、C₁和C₀，電池實(shí)際容量為C。以T₃≤T<T₂為例，T₃≤T<T₂溫度區(qū)間對應(yīng)的電池容量為C₃，此溫度區(qū)間的充電截止閾值α₃＝(C₃/C₀)²×100％。比較充電截止參數(shù)α和充電截止閾值α₃的大小，當(dāng)α≥α₃時(shí)，控制器2結(jié)束充電。同理，可以得到其他溫度區(qū)間對應(yīng)的充電截止閾值，比較該溫度區(qū)間內(nèi)充電截止參數(shù)α和充電截止閾值，當(dāng)充電截止參數(shù)α大于充電截止閾值時(shí)，控制器2結(jié)束充電。

圖3和圖4對應(yīng)的兩種判斷結(jié)束充電的方法，其作用都是為了避免在電池實(shí)際溫度所屬的電池溫度區(qū)間內(nèi)對電池過充電使得電池?fù)p傷。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。