一种电动汽车直流充电加热系统及其控制方法与流程

1.本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种电动汽车直流充电加热系统及其控制方法，提高电动车的低温充电速度。


背景技术：

2.近年来，随着电动汽车技术的不断发展以及电动汽车的普及，但在低温环境中，电动汽车的充电性能，续航性能，驾驶性能等受到影响，因此，如何提升电动汽车在低温环境下的充电性能，续航性能以及驾驶性能，逐渐成为新能源行业共同关注的课题。
3.目前，行业中大部分电动车的直流充电都有充电加热的功能，以保证低温环境中车辆的充电性能。
4.cn107472052a提出一种动力电池直流充电管理方法及系统，涉及动力电池直流充电技术领域，主要目的在于提高动力电池在低温环境下直流充电的可靠性。主要采用的技术方案为：动力电池直流充电管理方法包括：获取充电电池温度值；判断所述充电电池温度值与第一低温阈值的大小；若所述充电电池温度值小于第一低温阈值，开启第一充电策略流程，使加热器工作，向充电电池加热，可使低温的充电电池温度提高至适于充电温度。
5.cn109878372a涉及一种纯电动车低温充电的控制方法及系统，其包括：直流充电桩的充电机的dc继电器闭合，充电机准备就绪报文，准备进入充电流程；判断bms是否收到充电机充电准备就绪报文，是则bro停发；bms断开动力电池包的主正接触器和主负接触器；bms发送电池充电需求；判断dclink电压是否大于等于95％的动力电池当前电压，以及直流充电桩反馈的充电状态ccs报中输出电流是否满足请求，若满足则直接吸合主正、主负接触器；否则，判断是否充电桩在5s内输出电流为0a，是则进行预充上高压后吸合主负接触器和预充接触器；上高压完成后，bms向充电桩上的充电机发送bcl和bcs，开始充电。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种电动汽车直流充电加热系统及其控制方法，详细介绍了实现低温充电加热功能的系统结构，并介绍系统结构中每个单元的功能以及实现直流充电加热的流程。在电动车的低温直流充电过程中，通过实时监测电池温度，电荷状态，结合电池的充电特性，实现电池的快速加热，从而提升电池的低温充电速度。
7.本发明的目的是通过以下技术方案实现的，结合附图：
8.本发明提供一种电动汽车直流充电加热系统，包括动力电池100、直流充电桩110、电池管理模块120、水暖ptc130、高压配电单元140、整车控制单元150、dcdc模块160、空调控制器170；
9.所述电池管理模块120，用于将动力电池100的温度及电量信号通过can总线发送至整车控制单元150；并将整车控制单元150发送的充电请求指令通过充电can总线发送至直流充电桩110；
10.所述水暖ptc130用于根据空调控制器170发送的使能信号以及加热功率信号，执
行动力电池100加热并反馈加热状态；
11.所述高压配电单元140分别与动力电池100、直流充电桩110、水暖ptc130以及dcdc模块160电性连接；
12.所述整车控制单元150分别与电池管理模块120、dcdc模块160以及空调控制器170通过can总线进行信号连接；整车控制单元150用于完成充电时高压上电准备，判断电动汽车当前信号状态是否满足直流充电条件，并根据动力电池温度向空调控制器170发送加热功率信号；
13.所述dcdc160为电动汽车的低压用电系统提供低压电源；
14.所述空调控制器170接收整车控制器150加热功率信号，并控制水暖ptc按整车控制器发送的加热功率信号输出加热功率。
15.本发明同时提供一种电动汽车直流充电加热系统的控制方法，包括以下步骤：
16.步骤一、待充电电动汽车与直流充电桩完成连接；
17.步骤二、电池管理模块根据动力电池最低温度向整车控制单元发送充电加热请求或单充电请求；如果电池管理模块发送充电加热请求则进入步骤三；如果电池管理模块发送但充电请求则进入步骤四；
18.步骤三、进入充电加热模式：
19.3.1)整车控制单元150收到电池管理模块120发送的充电加热请求，控制车端完成上高压，并闭合充电继电器，电池管理模块120与直流充电桩完成充电参数配置；
20.3.2)整车控制单元150控制断开动力电池100的主正、主负继电器，电池管理模块通过充电can总线向直流充电桩110发送请求充电信号，直流充电桩110按照接收到的充电请求信号向动力电池100充电；
21.3.3)整车控制单元150根据收到的bms120充电加热请求，向空调控制器170发送加热请求指令；
22.3.4)空调控制器170向水暖ptc130发送加热使能并发送加热功率信号，水暖ptc执行相应加热请求指令，并反馈加热状态；返回所述步骤二；
23.步骤四、进入单充电模式：
24.4.1)整车控制单元150收到电池管理模块120发送的单充电请求，控制车端完成高压上电，并闭合充电继电器，电池管理模块120与直流充电桩完成充电参数配置；
25.4.2)电池管理模块通过充电can向直流充电桩110发送充电请求信号，直流充电桩110按照接收到的充电请求信号向动力电池100充电。
26.进一步地，所述步骤一包括：
27.1.1)直流充电桩充电枪与待充电电动汽车连接完好并完成充电刷卡；
28.1.2)电池管理模块120与直流充电桩110通过充电can总线完成握手。
29.进一步地，所述步骤二包括：
30.2.1)电池管理模块120检测动力电池100的最高温度tbmax和最低温度tbmin，并将检测到的温度值通过can总线发送给整车控制单元150；
31.2.2)电池管理模块120接收动力电池100的最低温度tbmin，如果最低温度tbmin小于设定阈值，则电池管理模块通过can总线向整车控制单元150发送充电加热请求，否则电池管理模块通过can总线向整车控制单元150发送单充电请求。
32.进一步地，所述动力电池100的最低温度tbmin的设定阈值为-20℃，如果tbmin≤-20℃，则电池管理模块通过can总线向整车控制单元150发送充电加热请求。
33.进一步地，所述步骤3.1)包括：
34.3.1.1)整车控制单元150收到电池管理模块120发送的充电加热请求，根据整车故障状态等条件，控制车端完成上高压，并闭合充电继电器；
35.3.1.2)电池管理模块120与直流充电桩110通过充电can完成充电参数配置，车端与桩端均完成充电准备，电池管理模块120通过can总线向整车控制单元150发送充电参数配置完成信号。
36.进一步地，所述步骤3.2)中，所述电池管理模块发送的请求充电信号包括：充电电压为当前动力电池100端电压vbcur-5；充电模式为恒压模式；请求充电电流为一个恒定值，且该恒定值大于恒压模式下充电负载消耗的最大电流值。
37.进一步地，所述步骤3.3)中，所述空调控制器170以水暖ptc130的最大功率为加热功率发送至空调控制器170。
38.进一步地，所述步骤4.1)包括：
39.4.1.1)整车控制单元150收到电池管理模块120发送的充电加热请求，根据整车故障状态等条件，控制车端完成上高压，并闭合充电继电器；
40.4.1.2)电池管理模块120与直流充电桩110通过充电can完成充电参数配置，车端与桩端均完成充电准备，电池管理模块120通过can总线向整车控制单元150发送充电参数配置完成信号。
41.进一步地，，所述步骤4.2)中，所述电池管理模块发送的充电请求信号包括：充电电压为当前动力电池100端电压vbcur+5；充电模式为恒流模式；请求充电电流为电池充电map电流值+ptc电流值+dcdc电流值+压缩机电流值+其他高压负责电流值。
42.本发明具有以下有益效果：
43.1、本发明提出了一种电动汽车直流充电加热系统，详细介绍了实现低温充电加热功能的系统结构，并介绍系统结构中每个单元的功能以及实现直流充电加热的流程。
44.2、本发明同时提出了一种电动汽车直流充电加热系统的控制方法，详细介绍了直流充电以及直流充电加热过程中，电池向充电桩请求的充电电压以及充电电流的计算方法，保证了可以快速给电池充电以及充电加热，不仅只关注电池的充电map曲线，同时也考虑到充电过程，高压负责消耗事宜。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
46.图1为本发明实施例1所述的一种电动汽车直流充电加热系统原理框图；
47.图2为本发明实施例2所述的一种电动汽车直流充电加热系统控制方法流程图。
具体实施方式
48.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
49.本发明提供一种电动汽车直流充电加热系统，包括动力电池100、直流充电桩110、电池管理模块120、水暖ptc130、高压配电单元140、整车控制单元150、dcdc模块160、空调控制器170；
50.所述电池管理模块120，用于将动力电池100的温度及电量信号通过can总线发送至整车控制单元150；并将整车控制单元150发送的充电请求指令通过充电can总线发送至直流充电桩110；
51.所述水暖ptc130用于根据空调控制器170发送的使能信号以及加热功率信号，执行动力电池100加热并反馈加热状态；
52.所述高压配电单元140分别与动力电池100、直流充电桩110、水暖ptc130以及dcdc模块160电性连接；
53.所述整车控制单元150分别与电池管理模块120、dcdc模块160以及空调控制器170通过can总线进行信号连接；整车控制单元150用于完成充电时高压上电准备，判断电动汽车当前信号状态是否满足直流充电条件，并根据动力电池温度向空调控制器170发送加热功率信号；
54.所述dcdc160为电动汽车的低压用电系统提供低压电源；
55.所述空调控制器170接收整车控制器150加热功率信号，并控制水暖ptc按整车控制器发送的加热功率信号输出加热功率。
56.本发明同时提供一种电动汽车直流充电加热系统的控制方法，包括以下步骤：
57.步骤一、待充电电动汽车与直流充电桩完成连接；
58.步骤二、电池管理模块根据动力电池最低温度向整车控制单元发送充电加热请求或单充电请求；如果电池管理模块发送充电加热请求则进入步骤三；如果电池管理模块发送但充电请求则进入步骤四；
59.步骤三、进入充电加热模式：
60.3.1)整车控制单元150收到电池管理模块120发送的充电加热请求，控制车端完成上高压，并闭合充电继电器，电池管理模块120与直流充电桩完成充电参数配置；
61.3.2)整车控制单元150控制断开动力电池100的主正、主负继电器，电池管理模块通过充电can总线向直流充电桩110发送请求充电信号，直流充电桩110按照接收到的充电请求信号向动力电池100充电；
62.3.3)整车控制单元150根据收到的bms120充电加热请求，向空调控制器170发送加热请求指令；
63.3.4)空调控制器170向水暖ptc130发送加热使能并发送加热功率信号，水暖ptc执行相应加热请求指令，并反馈加热状态；返回所述步骤二；
64.步骤四、进入单充电模式：
65.4.1)整车控制单元150收到电池管理模块120发送的单充电请求，控制车端完成高压上电，并闭合充电继电器，电池管理模块120与直流充电桩完成充电参数配置；
66.4.2)电池管理模块通过充电can向直流充电桩110发送充电请求信号，直流充电桩110按照接收到的充电请求信号向动力电池100充电。
67.进一步地，所述步骤一包括：
68.1.1)直流充电桩充电枪与待充电电动汽车连接完好并完成充电刷卡；
69.1.2)电池管理模块120与直流充电桩110通过充电can总线完成握手。
70.进一步地，所述步骤二包括：
71.2.1)电池管理模块120检测动力电池100的最高温度tbmax和最低温度tbmin，并将检测到的温度值通过can总线发送给整车控制单元150；
72.2.2)电池管理模块120接收动力电池100的最低温度tbmin，如果最低温度tbmin小于设定阈值，则电池管理模块通过can总线向整车控制单元150发送充电加热请求，否则电池管理模块通过can总线向整车控制单元150发送单充电请求。
73.进一步地，所述动力电池100的最低温度tbmin的设定阈值为-20℃，如果tbmin≤-20℃，则电池管理模块通过can总线向整车控制单元150发送充电加热请求。
74.进一步地，所述步骤3.1)包括：
75.3.1.1)整车控制单元150收到电池管理模块120发送的充电加热请求，根据整车故障状态等条件，控制车端完成上高压，并闭合充电继电器；
76.3.1.2)电池管理模块120与直流充电桩110通过充电can完成充电参数配置，车端与桩端均完成充电准备，电池管理模块120通过can总线向整车控制单元150发送充电参数配置完成信号。
77.进一步地，所述步骤3.2)中，所述电池管理模块发送的请求充电信号包括：充电电压为当前动力电池100端电压vbcur-5；充电模式为恒压模式；请求充电电流为一个恒定值，且该恒定值大于恒压模式下充电负载消耗的最大电流值。
78.进一步地，所述步骤3.3)中，所述空调控制器170以水暖ptc130的最大功率为加热功率发送至空调控制器170。
79.进一步地，所述步骤4.1)包括：
80.4.1.1)整车控制单元150收到电池管理模块120发送的充电加热请求，根据整车故障状态等条件，控制车端完成上高压，并闭合充电继电器；
81.4.1.2)电池管理模块120与直流充电桩110通过充电can完成充电参数配置，车端与桩端均完成充电准备，电池管理模块120通过can总线向整车控制单元150发送充电参数配置完成信号。
82.进一步地，，所述步骤4.2)中，所述电池管理模块发送的充电请求信号包括：充电电压为当前动力电池100端电压vbcur+5；充电模式为恒流模式；请求充电电流为电池充电map电流值+ptc电流值+dcdc电流值+压缩机电流值+其他高压负责电流值。
83.实施例1
84.一种电动汽车直流充电加热系统，包括动力电池100、直流充电桩110、电池管理模块(bms)120、水暖ptc130、高压配电单元(pdu)140、整车控制单元150、dcdc模块160、空调控制器170；
85.动力电池100为充电目标，为电动汽车提供电源；
86.直流充电桩110，是符合国标要求的直流充电桩；
87.电池管理模块120，是电动汽车的电池管理系统；电池管理模块120与整车控制单元150通过can总线连接，将动力电池100的温度及电量信号发送至整车控制单元150；电池管理模块120还与直流充电桩110通过充电can总线连接，将整车控制单元150发送的充电请求指令发送至直流充电桩110；
88.水暖ptc130，为动力电池加热提供热源；水暖ptc收到空调控制器170使能控制以及加热功率信号，执行并反馈加热状态；
89.高压配电单元140，是电动汽车的高压配电系统；高压配电单元140分别与动力电池100、直流充电桩110、水暖ptc130以及dcdc模块160电性连接，通过高压配电单元为水暖ptc130以及dcdc模块160等高压部件提供高压电；
90.整车控制单元150，分别与电池管理模块120、dcdc模块160以及空调控制器170通过can总线进行信号连接；整车控制单元150判断整车状态是否有影响直流充电的故障，完成充电时高压上电准备，判断电动汽车当前信号状态是否满足直流充电条件，一旦满足充电条件，允许充电，并根据电池温度，向空调控制器170发送加热功率信号；
91.dcdc160，为电动汽车的低压用电系统提供低压电源；
92.空调控制器170，接收整车控制器150加热功率信号，并控制水暖ptc按整车控制器发送的加热功率信号输出加热功率。
93.实施例2
94.一种电动汽车直流充电加热系统控制方法，包括以下步骤：
95.s10.当充电枪连接完好并完成充电刷卡后，电池管理模块120与直流充电桩110通过充电can总线完成握手；
96.s20.电池管理模块120检测动力电池100的最高温度tbmax和最低温度tbmin，并将检测到的温度值通过can总线发送给整车控制单元150；
97.s30.电池管理模块120根据检测到的动力电池100的最低温度tbmin，判断向整车控制单元150发送单充电请求还是充电加热请求：如果tbmin≤-20℃，电池管理模块通过can总线向整车控制单元150发送充电加热请求，执行步骤s40，进入充电加热模式；否则电池管理模块通过can总线向整车控制单元150发送充电请求，执行步骤s90，进入单充电模式；
98.s40.整车控制单元150收到电池管理模块120发送的充电加热请求，根据整车故障状态等条件，控制车端完成上高压，并闭合充电继电器；
99.s50.电池管理模块120与直流充电桩110通过充电can完成充电参数配置，车端与桩端均完成充电准备，电池管理模块120通过can总线向整车控制单元150发送充电参数配置完成信号；
100.s60.整车控制单元150控制断开动力电池100的主正、主负继电器，电池管理模块通过充电can总线向直流充电桩110发送请求充电信号，包括充电电压为当前动力电池100端电压vbcur-5，充电模式为恒压模式，请求充电电流为一个恒定值(该值需要大于恒压模式下充电负载消耗的最大电流值)；直流充电桩110按照接收到的充电请求信号向动力电池100充电；
101.s70.整车控制单元150根据收到的bms120充电加热请求，向空调控制器170发送加热请求指令，并以水暖ptc130的最大功率为加热功率发送至空调控制器170；
102.s80.空调控制器170向水暖ptc130发送加热使能并发送加热功率信号，水暖ptc执行相应加热请求指令，并反馈加热状态；返回步骤s30；
103.s90.整车控制单元150收到电池管理模块120发送的单充电请求，根据整车故障状态等条件，控制车端完成高压上电，并闭合充电继电器；
104.s100.电池管理模块120与直流充电桩110通过充电can完成充电参数配置，车端与充电桩端均完成充电准备，电池管理模块120通过can总线向整车控制单元150发送充电参数配置完成信号；
105.s110.电池管理模块通过充电can向直流充电桩110发送充电请求信号，包括：充电电压为当前动力电池100端电压vbcur+5，充电模式为恒流模式，请求充电电流为电池充电map电流值+ptc电流值+dcdc电流值+压缩机电流值+其他高压负责电流值；直流充电桩110按照接收到的充电请求信号向动力电池100充电。
106.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种电动汽车直流充电加热系统，其特征在于，包括动力电池、直流充电桩、电池管理模块、水暖ptc、高压配电单元、整车控制单元、dcdc模块、空调控制器；所述电池管理模块，用于将动力电池的温度及电量信号通过can总线发送至整车控制单元；并将整车控制单元发送的充电请求指令通过充电can总线发送至直流充电桩；所述水暖ptc用于根据空调控制器发送的使能信号以及加热功率信号，执行动力电池加热并反馈加热状态；所述高压配电单元分别与动力电池、直流充电桩、水暖ptc以及dcdc模块电性连接；所述整车控制单元分别与电池管理模块、dcdc模块以及空调控制器通过can总线进行信号连接；整车控制单元用于完成充电时高压上电准备，判断电动汽车当前信号状态是否满足直流充电条件，并根据动力电池温度向空调控制器发送加热功率信号；所述dcdc模块为电动汽车的低压用电系统提供低压电源；所述空调控制器接收整车控制器加热功率信号，并控制水暖ptc按整车控制器发送的加热功率信号输出加热功率。2.如权利要求1所述的一种电动汽车直流充电加热系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、待充电电动汽车与直流充电桩完成连接；步骤二、电池管理模块根据动力电池最低温度向整车控制单元发送充电加热请求或单充电请求；如果电池管理模块发送充电加热请求则进入步骤三；如果电池管理模块发送但充电请求则进入步骤四；步骤三、进入充电加热模式：3.1)整车控制单元收到电池管理模块发送的充电加热请求，控制车端完成上高压，并闭合充电继电器，电池管理模块与直流充电桩完成充电参数配置；3.2)整车控制单元控制断开动力电池的主正、主负继电器，电池管理模块通过充电can总线向直流充电桩发送请求充电信号，直流充电桩按照接收到的充电请求信号向动力电池充电；3.3)整车控制单元根据收到的电池管理模块充电加热请求，向空调控制器发送加热请求指令；3.4)空调控制器向水暖ptc发送加热使能并发送加热功率信号，水暖ptc执行相应加热请求指令，并反馈加热状态；返回所述步骤二；步骤四、进入单充电模式：4.1)整车控制单元收到电池管理模块发送的单充电请求，控制车端完成高压上电，并闭合充电继电器，电池管理模块与直流充电桩完成充电参数配置；4.2)电池管理模块通过充电can向直流充电桩发送充电请求信号，直流充电桩按照接收到的充电请求信号向动力电池充电。3.如权利要求2所述的一种电动汽车直流充电加热系统的控制方法，其特征在于，所述步骤一包括：1.1)直流充电桩充电枪与待充电电动汽车连接完好并完成充电刷卡；1.2)电池管理模块与直流充电桩通过充电can总线完成握手。4.如权利要求2所述的一种电动汽车直流充电加热系统的控制方法，其特征在于，所述
步骤二包括：2.1)电池管理模块检测动力电池的最高温度tbmax和最低温度tbmin，并将检测到的温度值通过can总线发送给整车控制单元；2.2)电池管理模块接收动力电池的最低温度tbmin，如果最低温度tbmin小于设定阈值，则电池管理模块通过can总线向整车控制单元发送充电加热请求，否则电池管理模块通过can总线向整车控制单元发送单充电请求。5.如权利要求4所述的一种电动汽车直流充电加热系统的控制方法，其特征在于，所述动力电池的最低温度tbmin的设定阈值为-20℃，如果tbmin≤-20℃，则电池管理模块通过can总线向整车控制单元发送充电加热请求。6.如权利要求2所述的一种电动汽车直流充电加热系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3.1)包括：3.1.1)整车控制单元收到电池管理模块发送的充电加热请求，根据整车故障状态等条件，控制车端完成上高压，并闭合充电继电器；3.1.2)电池管理模块与直流充电桩通过充电can完成充电参数配置，车端与桩端均完成充电准备，电池管理模块通过can总线向整车控制单元发送充电参数配置完成信号。7.如权利要求2所述的一种电动汽车直流充电加热系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3.2)中，所述电池管理模块发送的请求充电信号包括：充电电压为当前动力电池端电压vbcur-5；充电模式为恒压模式；请求充电电流为一个恒定值，且该恒定值大于恒压模式下充电负载消耗的最大电流值。8.如权利要求2所述的一种电动汽车直流充电加热系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3.3)中，所述空调控制器以水暖ptc的最大功率为加热功率发送至空调控制器。9.如权利要求2所述的一种电动汽车直流充电加热系统的控制方法，其特征在于，所述步骤4.1)包括：4.1.1)整车控制单元收到电池管理模块发送的充电加热请求，根据整车故障状态等条件，控制车端完成上高压，并闭合充电继电器；4.1.2)电池管理模块与直流充电桩通过充电can完成充电参数配置，车端与桩端均完成充电准备，电池管理模块通过can总线向整车控制单元发送充电参数配置完成信号。10.如权利要求2所述的一种电动汽车直流充电加热系统的控制方法，其特征在于，所述步骤4.2)中，所述电池管理模块发送的充电请求信号包括：充电电压为当前动力电池端电压vbcur+5；充电模式为恒流模式；请求充电电流为电池充电map电流值+ptc电流值+dcdc电流值+压缩机电流值+其他高压负责电流值。

技术总结
本发明公开了一种电动汽车直流充电加热系统及其控制方法，包括动力电池、直流充电桩、电池管理模块、水暖PTC、高压配电单元、整车控制单元、DCDC模块、空调控制器；电池管理模块将动力电池的温度及电量信号通过CAN总线发送至整车控制单元；并将整车控制单元发送的充电请求指令通过充电CAN总线发送至直流充电桩；水暖PTC执行动力电池加热并反馈加热状态；整车控制单元用于完成充电时高压上电准备，判断电动汽车当前信号状态是否满足直流充电条件，并根据动力电池温度向空调控制器发送加热功率信号。信号。信号。


技术研发人员：魏王睿 王淼 苏玲 刘清欣 孙明瑞 李一德
受保护的技术使用者：一汽奔腾轿车有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/6/28