[发明专利]一种基于BV方程的动力电池智能自调节加热电流计算方法、电池加热方法和电池管理系统

说明书

本发明涉及种基于BV方程的动力电池智能自调节加热电流计算方法，该方法在保证电池健康状态的前提下，基于BV方程智能自动调节和更新交流电电流幅值，使电池处于允许的最大承载电流范围内，以提升动力电池低温最大可用能。解决了动力电池在低温环境下，充放电困难，可用容量低等问题，本发明还涉及电池加热方法和电池管理系统。

技术领域

本发明涉及动力电池热管理领域，具体涉及一种基于BV方程的动力电池智能自调节加热电流计算方法和电池加热方法，本发明还涉及电池管理系统。

背景技术

在低温环境下，动力电池的电化学反应过程变慢，致使充放电困难，可用容量降低，故需要提前预热电池。目前研究的热电是正弦交流电加热方法，但是现有交流电加热技术中，交流电激励电流未考虑电池的安全性能，无法有效保证加热过程中电池的端电压在许用电压值范围内，因此，易造成加热后电池寿命缩短，健康状态受损坏。

因此，本发明为克服上述技术缺陷，提出了一种基于BV方程的动力电池智能自调节加热电流计算方法，这种电流计算方法可以在低温环境下，施加交流电激励过程中，电池端电压在许用的电压限值内，实现快速升高电池内部温度，提升最大可用能，保障了电池在低温环境下安全使用。同时，实验结果表明，该计算方法所得电流为标准的正弦波交流电，可以短时将电池温度提升至安全工作温度范围且对电池寿命无明显损伤。

发明内容

一种基于BV方程的动力电池智能自调节加热电流计算方法，具体包括以下步骤：

(a)对电池加热过程建立包含BV方程的电路模型；所述电路模型是BV方程与纯电容元件并联后再与欧姆内阻和电池开路电压串联；

(b)基于所述电池的所述电路模型，利用所述BV方程描述支路电流的数学方程；

(c)对建立的所述数学方程进行离散化处理，得到总电流随时间变化的函数；所述总电流为流经欧姆内阻的电流；

(d)分别利用电池端电压的电压上限值和电压下限值带入上述函数，得到电流上限许用最大值和电流下限许用最大值；

(e)选择电流上限许用最大值和电流下限许用最大值中较小者，作为所述加热电流。

所述BV方程描述支路电流的数学方程为：

式中：S为电极面积，i₀为交换电流密度，I_ct为支路电流，U_ct为过电位，α_a和 a_c为对称系数，表示电极电位对还原反应和氧化反应活化能的影响程度，通常满足a_a＝a_c＝0.5，F为法拉第常数，R为气体常数，T为热力学温度。

所述步骤(c)中所述总电流随时间变化的函数为：

U_t为电池端电压，U_ocv为电池开路电压，U_ct为极化电压，R_i为欧姆内阻，C为回路电容值

本发明还涉及一种动力电池加热方法，其特征在于：

1)获得当前电池温度和电池环境温度；

2)判断是否需要进行交流电加热，当电池温度高于设定阀值时，不需要进行加热，电动汽车正常启动或工作；当电池温度低于设定阀值时，使用交流电对电池加热；

3)获得电池端电压、当前电池的SOC值、电池开路电压、欧姆内阻、极化电压和回路电容值；

4)根据前述的所述方法计算自调节加热电流值，执行交流电加热；