[发明专利]一种锂离子电池恒速率加热方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池恒速率加热方法，包括以下特征：首先对待加热电池进行EIS表征，获取当前环境下电池的过零点频率和阻抗；其次根据所获频率和阻抗进行交流加热频率和电流的选择，对电池进行初始加热；最后通过PID控制算法对加热速率进行控制，使电池温升速率保持恒定。本发明所述电池加热方式通过简易安全的交流加热初始电流的频率的选择方案，同时引入PID算法，能精准控制加热速率和加热时间，与传统加热方式相比，该方式加热速度快，安全性高，可操作性简便，同时使加热时间可控。

技术领域

本发明涉及电池加热技术领域，具体涉及一种锂离子电池恒速率加热方法。

背景技术

锂离子电池(LIB)由于其高电压、高能量密度、长寿命和环境友好性，被视为电动汽车的最佳候选能源。然而，低温下显著增大的阻抗大大降低了电动汽车的脉冲功率和续航里程。更严重的是，在低温充电过程中，锂沉积很容易通过不必要的副反应形成，严重影响电池寿命，甚至导致安全隐患，如热失控。故提高电池性能的关键是如何正确管理电池使用温度。一般来说，在寒冷天气下，锂离子电池需要在充电或放电前预热，直到电池达到适宜工作温度。

目前传统的PTC加热膜加热和热泵加热，成本高、效率低、耗时久且加热过程中电池受热不均。而交流加热，主要是在对电极正负极施加一定频率和幅值的交流电流来实现加热，该方法优点是利用电池自身的阻抗产生热量，产热效率高且受热均匀。但目前报道的交流加热案例中，均以提高加热速率为目的，而少有控制温升速率，准确预估加热所需时间的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种锂离子电池恒速率加热方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种锂离子电池恒速率加热方法，包括以下步骤：

S1：对待加热电池进行EI S表征，获取当前环境下电池的过零点频率和阻抗；

S2：根据所获频率和阻抗进行交流加热频率和电流的选择，对电池进行初始加热；

S3：通过PID控制算法对加热速率进行控制，使电池温升速率保持恒定。

本发明优选地，根据步骤S1，所述电池EIS测试温度为-30℃—5℃，激励电流为0.05C—0.1C，频率范围为0.1Hz—10kHz，测得电池过零点频率f₀和交流阻抗R。

本发明优选地，根据步骤S2，所述交流加热中，交流频率点f的选择标准为：大于等于过零点频率点f0即：

f＝f₀+A

其中，A为常数，取值为：0≤A≤800。

本发明优选地，根据步骤S2，初步电流i的计算公式为：

其中，v为温升速率，所述温升速率v为设定目标值，R为阻抗，所述阻抗R为EIS测试值，c为比热容、m为电池质量。

本发明优选地，根据步骤S3，在加热过程中，通过PID控制算法不断调整增大交流电流，维持均衡的加热速率。

本发明优选地，所述PID控制算法中通过设定目标温升速率和采样温升速率之间的偏差值，进行PID算法调控，对电流进行补偿，补偿后的电流通过纹波发生器作用于电池进行加热。

本发明优选地，所述偏差值计算PID输出增益，计算公式如下：

其中，K_p为比例控制系数、K_i为积分控制系数、K_d为微分控制系数、E为温升偏差值即设定温升速率与当前温升速率差值；P_out0为常数。