電池包加熱控制方法

【摘" 要】文章闡述一種電池包加熱控制方法，介紹電池包加熱過程、運(yùn)動模式加熱流程、加熱控制指令提醒和狀態(tài)監(jiān)測，對電動車輛的加熱器實(shí)現(xiàn)智能化處理，有效克服短程駕駛加熱器運(yùn)行導(dǎo)致續(xù)航里程降低的問題。

【關(guān)鍵詞】電池包；電芯溫度；續(xù)航；加熱器控制

中圖分類號：U463.633" " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）03-0020-02

Battery Pack Heating Control Method*

ZHANG Yi，CHEN Jiangbo，LIU Ting，TU Jianghui，WAN Zhiyun，GU Yun，XIA Yongqiang

（Jiangling Motors Co.，Ltd.，Nanchang 330001，China）

【Abstract】The article elaborates on a battery pack heating control method，introduces the battery pack heating process，motion mode heating process，heating control command reminder，and status monitoring，and realizes intelligent processing of electric vehicle heaters，effectively overcoming the problem of reduced range caused by short distance driving heater operation.

【Key words】battery pack；cell temperature；cruising range；heater control

作者簡介

張懿（1990—），男，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)工程師，主要從事整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)開發(fā)工作；陳江波（1984—），男，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)經(jīng)理，主要從事汽車電子電器開發(fā)與管理；劉婷（1992—），女，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)工程師，主要從事整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)診斷設(shè)計(jì)開發(fā)工作；涂將輝（1992—），男，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)工程師，主要從事整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)診斷設(shè)計(jì)開發(fā)工作；萬志云（1989—），男，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)工程師，主要從事整車網(wǎng)絡(luò)及診斷軟件開發(fā)工作；辜云（1985—），女，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)工程師，主要從事汽車智駕網(wǎng)聯(lián)開發(fā)工作；夏永強(qiáng)（1993—），男，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)工程師，主要從事整車網(wǎng)絡(luò)開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)診斷設(shè)計(jì)開發(fā)工作。

目前市面上的電動汽車，電池包電芯溫度過低時，電池包的充放電能力會受到抑制，影響整車動力性，降低用戶駕駛體驗(yàn)。因此，在電動車輛啟動點(diǎn)火后，車機(jī)的溫度控制系統(tǒng)會第一時間獲取電池包電芯的溫度[1]，判斷電池包的工況條件。當(dāng)電池包溫度過低時，電池包輸出功率一部分會被分給加熱器對電池包進(jìn)行加熱[2]，以提升電池包的充放電效率[3]，優(yōu)化用戶的駕駛體驗(yàn)。然而，由于駕駛情況的復(fù)雜性，對于短程駕駛的情況而言，行車加熱功能顯得較為浪費(fèi)[4]，因?yàn)槎坛恬{駛過程中電池包溫度剛剛被加熱上去，用戶就已經(jīng)結(jié)束了本次的駕駛旅程，導(dǎo)致電池包加熱過程所消耗的額外電量白白損失，降低續(xù)航里程[5]。若手動關(guān)閉行車加熱功能，雖然可以提升續(xù)航里程，但由于電池包充放電能力受到抑制也會引起駕駛體驗(yàn)的下降，降低了駕駛樂趣。

1" 普通模式電池包加熱流程

圖1為普通模式電池包加熱控制流程。電池包加熱控制系統(tǒng)包括電池包、加熱器。在電動車輛啟動后，電池包供電給車機(jī)，車機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行，車機(jī)系統(tǒng)查詢擋位的狀態(tài)變化。一般擋位狀態(tài)包括駐車擋（P擋）、倒車擋（R擋）、空擋（N擋）以及行車擋（D擋），部分電動汽車還包括低速擋（L擋）以及S擋（運(yùn)動擋）。

當(dāng)車機(jī)系統(tǒng)獲取擋位切換進(jìn)D擋（行車擋）時，便通過設(shè)置在電池包電芯的溫度傳感器獲取電池包電芯的實(shí)時溫度。若電池包電芯的溫度低于預(yù)設(shè)區(qū)間值的最低值，則獲取車輛行駛模式。預(yù)設(shè)區(qū)間值為電池包充放電效果最佳的溫度區(qū)間值，車輛行駛模式包括Power模式（運(yùn)動）、Normal模式（常規(guī)）以及ECO模式（節(jié)能）。

在電池包溫度低于預(yù)設(shè)區(qū)間值的最低值時，通過車機(jī)系統(tǒng)獲取行駛模式來確定是否生成加熱器控制指令，加熱器指令通過車輛中控屏顯示，駕駛員通過觸控屏操作對應(yīng)區(qū)域來實(shí)現(xiàn)對車的制冷反饋。

在駕駛員點(diǎn)擊屏幕失誤或者沒有注意到彈窗出現(xiàn)的加熱器控制指令時，若駕駛員持續(xù)駕駛，駕駛時間明顯超過了短程駕駛的時間時，即車機(jī)系統(tǒng)在接收的反饋指令為關(guān)閉指令或待定指令后的一段時間之后，獲取到車輛依舊在操作行駛中（非駐車狀態(tài)），那么車機(jī)系統(tǒng)再次生成加熱器控制指令反饋至中控屏。

2" Power行駛模式加熱流程

圖2為Power模式電池包加熱控制流程圖，若電池包電芯的溫度低于預(yù)設(shè)區(qū)間值的最低值，則獲取車輛的行駛模式，根據(jù)行駛模式為Power模式時，控制加熱器加熱電池包。

通過判斷行駛模式為Power模式狀態(tài)下，車機(jī)系統(tǒng)直接控制加熱器對電池包進(jìn)行加熱，使得電池包以最快的途徑達(dá)到最佳充放電狀態(tài)，進(jìn)而使得車輛電池包的放電效率以最短的時間達(dá)到最大化，滿足Power模式下車輛對于電池包輸出功率的需求。

3" 加熱器控制指令提醒

圖3為加熱器控制指令提醒流程圖。當(dāng)加熱器控制指令以彈窗的形式顯示在中控屏上，駕駛員沒有時間進(jìn)行操作或者不予理睬時，該加熱器控制指令在一定時間后默認(rèn)為選擇待定指令，且彈窗自動消失。通過這種方式避免了彈窗阻擋中控屏正常內(nèi)容顯示的問題，且克服了駕駛員在不恰當(dāng)時候操作中控屏而引發(fā)危險(xiǎn)駕駛行為的問題。

可以理解為車機(jī)系統(tǒng)連續(xù)出現(xiàn)2次接收到的反饋指令為待定指令，則說明駕駛員沒有注意到加熱器控制指令或者沒有條件操作指令，且出現(xiàn)2次反饋指令的同時說明當(dāng)次駕駛行程相對較長，故車機(jī)系統(tǒng)直接控制加熱器加熱電池包，以克服由于主觀原因在長途駕駛的情況下沒有開啟加熱器加熱電池包的情況。避免了在長途行駛過程中，電池包處于低溫狀態(tài)下不能充分進(jìn)行放電的問題，進(jìn)一步優(yōu)化了行駛體驗(yàn)。

4" 加熱控制狀態(tài)監(jiān)測

圖4為監(jiān)測擋位狀態(tài)的方法。基于電動汽車的功能多樣性，使用人員在車輛啟動后的目的并非一定是進(jìn)行駕駛，現(xiàn)階段電動汽車還可用于影音娛樂以及睡眠等。在車輛啟動狀態(tài)下，車輛的影音系統(tǒng)或者空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)作時，電池包需要輸出一定功率的電能以確保各個耗電系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。車輛單獨(dú)運(yùn)行空調(diào)制熱的情況下，輸出的電能基本在1kW·h以上。

為了使電池包在低溫狀態(tài)下能夠提供給空調(diào)系統(tǒng)充足的功率，當(dāng)車輛長時間處于非啟動狀態(tài)（P擋狀態(tài)）且電池包電芯溫度低于預(yù)設(shè)區(qū)間值的情況下，獲取當(dāng)前車輛的輸出功率，通過比對輸出功率的均值是否大于預(yù)設(shè)數(shù)值來判斷車輛是否開啟空調(diào)等大型耗電系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大型耗電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時，加熱器可對電池包迅速加熱，提升供電效率。

5" 結(jié)論

通過上述電池包加熱控制方法，對電動車輛的加熱器實(shí)現(xiàn)了智能化處理，當(dāng)駕駛員期望短程行駛時，可通過加熱器控制指令來控制加熱器關(guān)閉工作，節(jié)省了加熱器運(yùn)作的能耗，提升了車輛的續(xù)航能力。當(dāng)駕駛員反饋加熱器控制指令出現(xiàn)失誤操作或者無暇操作時，可在行駛一段時間后彈出加熱器控制指令再次選擇正確的操作。通過此方案，使得加熱器的開關(guān)控制人性化的同時，還有效地克服了短程駕駛加熱器運(yùn)行導(dǎo)致續(xù)航降低的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 呂喬，周萍，鄭岳久，等. 基于熱平衡法的方殼電池電芯溫度預(yù)測模型[J]. 汽車工程學(xué)報(bào)，2022（4）：538-545.

[2] 黃鈺期，梅盼，陳曉濟(jì)，等. 基于CFD分析的電動汽車電池包加熱方法[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2019，53（2）：207-213，219.

[3] 王俊生，王岑，葉蘭，等. 一種提高鋰離子電池首次充放電效率的化成方法：中國，CN111384457A[P]. 2020-07-07.

[4] 歐陽梅，趙晨. 一種動力電池行車加熱控制方法、裝置及電動汽車：中國，CN114475363B[P]. 2023-05-23.

[5] 陳瀚，高景伯，孫寧，等. 一種電動汽車?yán)m(xù)航里程管理系統(tǒng)及工作方法：中國，CN102837697A[P]. 2012-12-26.

（編輯" 楊凱麟）