本发明涉及电动汽车锂离子电池快充，更具体地，涉及一种锂离子电池低温快充多阶段加热-防析锂协同控制方法。
背景技术：
1、纯电动汽车充电性能受环境温度的影响较大，冬季充电电流小于夏季，充电时间较长。在极端温度下，平均充电功率会下降15％。考虑到目前低温快充过程中，很多充电控制方法为了缩短充电时间，导致电池的充电电流大于电池无析锂状态下的最大可接受电流，明显增加了充电过程中的析锂风险，对电池的使用寿命和安全性会造成较大的影响。因此，低温下电动汽车的快速充电成为阻碍电动汽车广泛采用的主要原因之一。
技术实现思路
1、提供了本发明以解决现有技术中存在的上述问题。因此，需要一种锂离子电池低温快充多阶段加热-防析锂协同控制方法，以实现如下两个目的：
2、第一，设计了电池ptc加热器加热回路，对所设计的回路建立数学模型，然后提出了锂离子电池防析锂快充规程和热管理系统多阶段加热-防析锂快充协同控制方法。
3、第二，选择快充时间及系统能耗作为优化目标，基于pso-ga混合算法对提出的适于加热-充电过程协同控制的热管理系统多阶段加热控制策略进行多目标优化，求解不同阶段下热管理系统加热功率的最优值。
4、发明所提的协同控制方法，能够在保障充电时间基本一致的情况下降低析锂风险和系统能耗。
5、本发明提供一种锂离子电池低温快充多阶段加热-防析锂协同控制方法，所述方法包括：
6、基于电池加热回路对电池进行加热，所述电池加热回路包括电子水泵、ptc加热器、电池液冷板、低温水箱、膨胀水箱、第一三通阀和第二三通阀，其中所述电池液冷板的一端管道连接所述第一三通阀的一个端部，所述第一三通阀的另外两个端部分别管道连接低温水箱和电子水泵，所述电池液冷板的另一端管道连接所述ptc加热器的一端，所述ptc加热器的另一端管道连接所述第二三通阀的一个端部，所述第二三通阀的另外两个端部分别管道连接膨胀水箱和电子水泵；
7、基于所述电池加热回路建立电池加热回路数学模型，以计算所述ptc加热器对电池的加热情况，并根据温度确定充电电流。
8、进一步地，根据温度确定充电电流，包括：
9、确定锂离子电池全温域无析锂最大可接受电流，当温度低于0℃时，充电电流跟随电池无析锂最大可接受电流，当温度大于0℃时，按照设定电流进行充电。
10、进一步地，所述方法还包括：
11、基于所述电池加热回路进行快充多阶段加热的步骤，包括：
12、建立ptc分段加热模型；
13、确定优化算法中的目标函数和约束条件；
14、利用pso-ga混合算法进行优化。
15、进一步地，建立ptc分段加热模型，包括：
16、将电池的工作温度划分为多个加热区间段；
17、当进入电池的工作温度大于30℃的加热区间段时，控制ptc加热器停止工作；
18、当进入电池的工作温度小于等于30℃的加热区间段时，ptc加热器加热以pi的恒定功率工作，其中pi表示第i个加热区间段的恒定功率，i表示设定的加热区间段的编号。
19、进一步地，多个加热区间段分别为tbat≤-15℃、-15℃<tbat≤-10℃、-10℃<tbat≤-5℃、-5℃<tbat≤0℃、0℃<tbat≤5℃、5℃<tbat≤10℃、10℃<tbat≤15℃、15℃<tbat≤20℃、20℃<tbat≤25℃、25℃<tbat≤30℃以及tbat>30℃。
20、进一步地，确定优化算法中的目标函数和约束条件，包括：
21、以快充时间和系统能耗作为优化目标，对所述优化目标进行归一化处理，在优化过程中，选取ptc加热器的限定功率、ptc加热器变化趋势以及电池的soc作为优化过程的约束条件。
22、进一步地，利用pso-ga混合算法进行优化，包括：
23、获取电池的当前温度，初始化粒子的速度vi、粒子位置xi，所述粒子为ptc加热器在各阶段的加热功率pi；
24、对于当前种群中的每个粒子，根据每个粒子的位置、以及所述充电时间和系统能耗两个目标归一化后的目标函数确定个体最优值pbest，并求解pareto最优前沿，根据所述pareto最优前沿得到种群全局最优值gbest，根据所有粒子的类别，计算每个粒子对应的类别最优值nbest；
25、利用每个粒子的位置、每个粒子的个体最优值pbest、群体全局最优值gbest以及每个粒子对应的类别最优值best计算每个粒子下一次迭代的位置；
26、用遗传算法更新种群中所有粒子得到用于下一次迭代的种群，反复迭代直到满足预设的终止迭代条件；
27、将本次迭代的pareto最优前沿输出，所述pareto最优前沿中的粒子作为最优ptc加热功率pi。
28、进一步地，利用每个粒子的位置、每个粒子的个体最优值pbest、群体全局最优值gbest以及每个粒子对应的类别最优值best计算每个粒子下一次迭代的位置的实现过程如下式：
29、
30、
31、式中：表示迭代次数为k+1时粒子i的j维速度分量；c1、c2分别是代表种群经验和粒子受经验影响程度的学习因子，且有c1>0、c2>0；r1、r2标示均匀分布的随机数，分布范围为[0,1]；ω表示惯性权值，含义为个体速度发生变化时与原始速度之间存在的差异；和分别表示粒子临近域内所遇到的最优解pbest和当前种群所遇到的最优解gbest。
32、进一步地，预设的终止迭代条件为满足充电时间和系统能耗所设立的迭代要求。
33、本发明至少具有以下有益效果：
34、(1)提出了低温防析锂快充规程，在保证充电时间基本不变的情况下降低快充析锂风险。
35、(2)采用ptc加热器多阶段加热的方式，并采用pso-ga混合算法进行优化，能够有效将热管理系统的加热控制与电池实际状态下的充电情况进行结合，是电池快速被加热，能够在保证快充充电时间基本不变的前提下和降低整个系统的能耗，提高充电效率。
1.一种锂离子电池低温快充多阶段加热-防析锂协同控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据温度确定充电电流，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，建立ptc分段加热模型，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，多个加热区间段分别为tbat≤-15℃、-15℃<tbat≤-10℃、-10℃<tbat≤-5℃、-5℃<tbat≤0℃、0℃<tbat≤5℃、5℃<tbat≤10℃、10℃<tbat≤15℃、15℃<tbat≤20℃、20℃<tbat≤25℃、25℃<tbat≤30℃以及tbat>30℃。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定优化算法中的目标函数和约束条件，包括：
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用pso-ga混合算法进行优化，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，利用每个粒子的位置、每个粒子的个体最优值pbest、群体全局最优值gbest以及每个粒子对应的类别最优值best计算每个粒子下一次迭代的位置的实现过程如下式：
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，预设的终止迭代条件为满足充电时间和系统能耗所设立的迭代要求。
