CN105720324B - 一种动力电池保暖加热系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池保暖加热系统及其控制方法，该系统包括：动力电池组、加热保暖层、第一温度传感器、第二温度传感器、控制器和展开收起装置；加热保暖层包裹在动力电池组的外围；第一温度传感器设置在动力电池组内侧，用于检测动力电池的温度；第二温度传感器设置在加热保暖层的外侧，用于检测环境温度；控制器与第一温度传感器、第二温度传感器和展开收起装置相连，用于根据第一温度传感器和/或第二温度传感器检测的温度控制加热保温层的展开和收起。能够根据动力电池组的整体温度和外部环境温度控制对动力电池组加热升温，降低了故障率，提高了为动力电池升温的可靠性。

Description

一种动力电池保暖加热系统及控制方法

技术领域

本发明涉及电池保暖加热技术领域，具体涉及一种动力电池保暖加热系统及控制方法。

背景技术

动力电池是现阶段拥有最佳能量密度和功率密度的汽车用蓄电池，随着动力电池技术和工艺的发展，在如今新能源汽车领域有着举足轻重的地位。在天气寒冷地区，新能源车的动力电池经常处于低温状态，由于动力电池的电解液一般是有机溶质，所以在低温下的放电能力很差，此时动力电池容易影响整车功能或导致电池性能下降甚至损坏；因此目前一般通过进气加热装置(暖风)为动力电池升温。

目前一种方式是在电池单体外部加装薄膜，在环境、电池温度较高时(夏天或电池长时间大功率工作)，该薄膜依然覆盖电池单体，不能快速将电池本体热量散发出去。另外由于动力电池有几十至几千甚至更多个电池单体组成，每个电芯外部的加热膜及导线的连接性能不易控制，一致性更难保证，从而导致故障率增加，可靠性差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种动力电池保暖加热系统及控制方法，能够根据动力电池组的整体温度和外部环境温度控制是否对动力电池组加热升温，降低了故障率，提高了为动力电池升温的可靠性。

第一方面，本发明提供一种动力电池保暖加热系统，包括：动力电池组、加热保暖层、第一温度传感器、第二温度传感器、控制器和用于展开和收起所述加热保暖层的展开收起装置；

所述动力电池组中集成有多个动力电池，所述加热保暖层包裹在所述动力电池组的外围；所述第一温度传感器设置在所述动力电池组内侧，用于检测所述动力电池的温度；所述第二温度传感器设置在所述加热保暖层的外侧，用于检测环境温度；所述控制器与所述第一温度传感器、第二温度传感器和展开收起装置相连，用于根据所述第一温度传感器和/或所述第二温度传感器检测的温度控制所述加热保温层的展开和收起。

可选的，所述展开收起装置包括：卷轴、弹簧、拉线和电机，所述弹簧的一端与所述卷轴相连，所述弹簧的另一端与固定在所述动力电池组的一端面上；所述卷轴上缠有加热保暖层，部分所述拉线固定在所述加热保暖层上，未固定在所述加热保暖层上的拉线缠绕在所述电机的转轴上。

可选的，所述系统还包括加热保暖层供电模块，所述供电模块的第一端与所述动力电池组相连，第二端与所述加热保暖层相连，第三端与所述控制器相连。

可选的，所述供电模块包括第一供电模块和第二供电模块；

所述第一供电模块的一端与所述动力电池组相连，另一端通过开关与所述加热保暖层相连；

所述第二供电模块一端与所述控制器相连，另一端通过所述开关与所述加热保暖层相连；

所述控制器与所述第一供电模块相连，所述第一供电模块与所述第二供电模块相连。

可选的，所述第一供电模块包括电压转换器，所述第二供电模块包括蓄电池。

可选的，所述系统还包括模式选择器、报警器和车辆信号获取装置，所述模式选择器、报警器和车辆信号获取装置均与所述控制器相连。

可选的，所述系统还包括电池剩余容量获取装置，所述电池剩余容量获取装置一端与所述动力电池组相连，另一端与所述控制器相连。

第二方面，本发明还提供了一种基于上述的动力电池保暖加热系统的控制方法，包括：

控制器接收第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度；

所述控制器根据所述第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度向展开收起装置发送控制加热保温层的展开或收起的信号，以使所述展开收起装置根据所述展开或收起信号控制加热保温层的展开和收起。

可选的，所述方法还包括：

所述控制器根据电池剩余容量获取装置获取的电池剩余容量，确定是否关闭第一供电模块的供电。

可选的，在确定是否关闭第一供电模块的供电之后，所述方法还包括：

所述控制器在关闭所述第一供电模块的供电之后，控制第二供电模块向所述加热保温层供电，并在所述第二供电模块的电量低于预设电量时，控制报警器发送报警信号。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种动力电池保暖加热系统及控制方法，通过将多个动力电池集成在动力电池组中，根据外部环境温度以及动力电池组中的温度控制加热保温层的展开和收起，在动力电池组温度较低时，可以通过加热保温层为其升温加热，在动力电池组温度较高时，通过将加热保温层展开，能够快速降低动力电池组内的温度，进而实现了降低多个动力电池的温度，降低了故障率，提高了为动力电池升温的可靠性。

附图说明

图1为现有技术中动力电池保暖加热系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的电池保暖加热系统的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的展开收起装置的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的动力电池保暖加热系统的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明实施例中通过数据发送端与数据接收端的交互进行说明。

图1为现有技术中的动力电池保暖加热系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括电池本体，以及电池本体外包裹的由加热膜制成的加热套，电池管理系统BMS实施监测锂离子电池本体的温度，并输出控制信号至温度控制器，温度控制器接收到该控制信号后对加热套加热或停止加热。

由图中可以看出，上述系统具有以下缺点，(1)电池散热能力下降，由于在电池单体外部加装薄膜，在环境、电池温度较高时(夏天或电池长时间大功率工作)，不能快速将电池本体热量散发出去。(2)动力电池电量不足时系统无法工作，当动力电池使用到剩余电量较低时，则无法提供电量用来加热；(3)系统成本高，由于需要在每个电池单体外部增加加热膜，并且各加热膜之间还要增加线缆，导致成本高。(4)系统可靠性差，由于动力电池有几十至几千甚至更多个电池单体组成，每个电芯外部的加热膜及导线的连接性能不易控制，一致性更难保证，从而导致故障率增加，可靠性差。

为了解决上述问题，本发明实施例提供的了一种动力电池保暖加热系统，如图1所示，该系统包括：动力电池组1、加热保暖层2、第一温度传感器3、第二温度传感器4、控制器5和用于展开和收起所述加热保暖层的展开收起装置6；

所述动力电池组中集成有多个动力电池11，所述加热保暖层2包裹在所述动力电池组1的外围；所述第一温度传感器3设置在所述动力电池组内侧，用于检测所述动力电池的温度；所述第二温度传感器4设置在所述加热保暖层2的外侧，用于检测环境温度；所述控制器5与所述第一温度传感器3、第二温度传感器4和展开收起装置6相连，用于根据所述第一温度传感器3和/或所述第二温度传感器4检测的温度控制所述加热保温层2的展开和收起。

上述系统中包括展开收起装置，根据外部环境温度以及动力电池组中的温度控制加热保温层的展开和收起，在动力电池组温度较低时，可以通过加热保温层为其升温加热，在动力电池组温度较高时，通过将加热保温层展开，能够快速降低动力电池组内的温度，进而实现了降低多个动力电池的温度，能够使得加热保暖层2收放自如；由于将多个动力电池集成在动力电池组中，相对于在每个电池单体外部增加加热膜，并且各加热膜之间还要增加线缆，成本较低；统一对多个动力电池集成控制，降低了故障率，可靠性高。

下面对展开收起装置的结构进行详细说明，如图2所示，该展开收起装置包括：卷轴61、弹簧62、拉线63和电机64，所述弹簧62的一端与所述卷轴61相连，所述弹簧62的另一端与固定在所述动力电池组的一端面上；所述卷轴61上缠有加热保暖层2，部分所述拉线63固定在所述加热保暖层2上，未固定在所述加热保暖层2上的拉线缠绕在所述电机64的转轴上。

图2中只是给出了动力电池组1中的一面如何实现加热保暖层2的展开和收起的示意图，其它面也可以根据该示意图进行添加相应的展开收起装置，本实施例不再进行详细说明。

所述系统还包括加热保暖层供电模块7，所述供电模块的第一端a与所述动力电池组1相连，第二端b与所述加热保暖层2相连，第三端c与所述控制器5相连。

其中所述供电模块7包括第一供电模块71和第二供电模块72；

所述第一供电模块71的一端与所述动力电池组1相连，另一端通过开关8与所述加热保暖层2相连；

所述第二供电模块72一端与所述控制器5相连，另一端通过所述开关8与所述加热保暖层2相连；

所述控制器5与所述第一供电模块71相连，所述第一供电模块71与所述第二供电模块72相连。

可理解的是，所述第一供电模块71包括电压转换器，例如DC转DC转换器等，所述第二供电模块72包括蓄电池，本实施例中的第一供电模块71和第二供电模块72仅用于举例说明，本实施例不对该第一供电模块71和第二供电模块72具体所指进行限定。

所述系统还包括模式选择器9、报警器10和车辆信号获取装置12，所述模式选择器9、报警器10和车辆信号获取装置12均与所述控制器5相连。

所述系统还包括电池剩余容量获取装置13，所述电池剩余容量获取装置13一端与所述动力电池组1相连，另一端与所述控制器5相连。

下面对上述系统中的各器件的功能进行详细说明。

其中加热保暖层2包括加热层21和保暖层22。

加热层21：本部件内置电阻式加热丝，工作时根据需要利用第一供电模块71或第二供电模块72的电量生成热量，并依靠与动力电池组1的紧密接触从而实现加热。

保暖层22：本部件由阻燃、低热导率材料制成，并与加热层21有良好、可靠的连接。

第一供电模块71，本部件由控制器5控制，作用是将动力电池的高压电处理成加热层21可用的电压水平并供电；当第二供电模块72的电量不足时，第一供电模块还可利用动力电池的电为其充电。

第二供电模块72：在动力电池电量不足时，由本部件为加热层21供电加热；

开关8：接通或关断加热电路；

报警器10：在第二供电模块72的电量低于预设值时，具体可以通过发出声、光报警。

控制器5：起到采集信号、逻辑分析及控制各相关部件的功能。采集的信号包括：第二供电模块72电压信号U，驾驶信号(车辆状态、车速、挡位等)，动力电池的电池剩余容量，模式选择器9的信号，车辆获取装置12的信号，第二温度传感器4即环境温度传感器温度信号t，第一温度传感器3即温度传感器1温度信号t1，控制的部件有：开关8，第一供电模块71,报警器10，电机64；

模式选择器9：驾驶员或维护操作人员对模式选择器进行操作，从而选择系统工作模式，包含长时间停放模式，自动模式；

第二温度传感器4：安装在车辆内部或外部，测量环境温度；

第一温度传感器3：测量动力电池组的外壳内壁温度；

电机64：由控制器5供电并提供信号输入，根据信号正转或反转，依此控制卷轴移动，进而使保暖、加热层展开或收起，同时电机旋转圈数可以受控并能反馈给控制器，以使控制器5获知当前展开、收起状态的；

弹簧62：为保暖、加热层的展开提供拉力。

下面对上述系统的工作原理进行详细说明：

控制单元系统根据驾驶员操作模式选择器确定的工作模式，并检测环境温度、动力电池温度、动力电池SOC、车辆故障状态信号，控制各部件工作状态：

a)长时间停放模式下：控制器5控制开关8断开，第一供电模块71停止工作，电机64正向旋转至展开，系统处于休眠状态，直至模式更改；

b)自动模式下：控制器5根据各温度、电池剩余容量等信号输入，自动判断相关条件并输出控制，具体如表1所示，其中T00、T11、T01、T12、S均可以根据需要进行预设，本实施例不再一一举例进行详细说明。

表1：

c)第二供电模块供电加热：当控制器检测动力电池电池剩余容量SOC过小且小于S时，同时加热保暖层需要加热时，控制器控制第一供电模块停止工作，此时由第二供电模块供电加热；当控制器检测第二供电模块电压小于U3时，则控制器断开开关1，系统停止加热，同时控制器提醒报警器发出“系统电量不足”闪灯或字幕报警；

d)车辆状态：当控制器接收到车辆故障信号时，则控制开关断开，避免危险的发生；

上述系统节约能源，设计有加热保暖层，可以在低温环境下，有效阻止电池本身热量的流失；另外保护电池。设计有加热层，可以实现对电池外壳的加热，继而模拟为电池提供适宜的环境温度；使用便捷，功能多样。本系统安装在电池外部，安装、操作、检修方便。同时设计有模式选择器，可以根据使用条件、环境等需求，实现系统的自动控制。

另外，本实施例中的系统也可以集成在现有技术中的电池管理系统BMS中，以实现上述功能。

图4示出了本发明实施例提供的一种基于上述的动力电池保暖加热系统的控制方法的流程示意图，如图4所示，该方法包括以下步骤：

401、控制器接收第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度；

402、所述控制器根据所述第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度向展开收起装置发送控制加热保温层的展开或收起的信号，以使所述展开收起装置根据所述展开或收起信号控制加热保温层的展开和收起。

具体的控制器根据所述第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度向展开收起装置发送控制加热保温层的展开或收起的信号，可以参考上述表1。

在本实施例的一个优选的实施方式中，所述方法还包括：

所述控制器根据电池剩余容量获取装置获取的电池剩余容量，确定是否关闭第一供电模块的供电。

在本实施例的一个优选的实施方式中，在确定是否关闭第一供电模块的供电之后，所述方法还包括：

所述控制器在关闭所述第一供电模块的供电之后，控制第二供电模块向所述加热保温层供电，并在所述第二供电模块的电量低于预设电量时，控制报警器发送报警信号。

上述方法设计一种可自动展开、收起的保暖加热装置并安装在动力电池组外部，该系统可以起到隔绝外部低温的作用，即电池保暖；加热保暖层展开时，在一定条件下其还可以利用动力电池自身或辅助电源的能量通过电阻丝来进行加热，继而为动力电池模拟营造出一种适宜的环境温度；当季节或使用环境变化，导致环境温度较高，不需要保暖时，该加热保暖层自动展开或收起，以满足电池热管理需求。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种动力电池保暖加热系统，其特征在于，包括：动力电池组、加热保暖层、第一温度传感器、第二温度传感器、控制器和用于展开和收起所述加热保暖层的展开收起装置；

所述动力电池组中集成有多个动力电池，所述加热保暖层包裹在所述动力电池组的外围；所述第一温度传感器设置在所述动力电池组内侧，用于检测所述动力电池的温度；所述第二温度传感器设置在所述加热保暖层的外侧，用于检测环境温度；所述控制器与所述第一温度传感器、第二温度传感器和展开收起装置相连，用于根据所述第一温度传感器和/或所述第二温度传感器检测的温度控制所述加热保暖层的展开和收起；所述系统还包括加热保暖层供电模块，所述供电模块的第一端与所述动力电池组相连，第二端与所述加热保暖层相连，第三端与所述控制器相连；

所述供电模块包括第一供电模块和第二供电模块；

所述第一供电模块的一端与所述动力电池组相连，另一端通过开关与所述加热保暖层相连；

所述第二供电模块一端与所述控制器相连，另一端通过所述开关与所述加热保暖层相连；

所述控制器与所述第一供电模块相连，所述第一供电模块与所述第二供电模块相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述展开收起装置包括：卷轴、弹簧、拉线和电机，所述弹簧的一端与所述卷轴相连，所述弹簧的另一端与固定在所述动力电池组的一端面上；所述卷轴上缠有加热保暖层，部分所述拉线固定在所述加热保暖层上，未固定在所述加热保暖层上的拉线缠绕在所述电机的转轴上。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一供电模块包括电压转换器，所述第二供电模块包括蓄电池。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括模式选择器、报警器和车辆信号获取装置，所述模式选择器、报警器和车辆信号获取装置均与所述控制器相连。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括电池剩余容量获取装置，所述电池剩余容量获取装置一端与所述动力电池组相连，另一端与所述控制器相连。

6.一种基于权利要求1-5中任一项所述的动力电池保暖加热系统的控制方法，其特征在于，包括：

控制器接收第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度；

所述控制器根据所述第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度向展开收起装置发送控制加热保暖层的展开或收起的信号，以使所述展开收起装置根据所述展开或收起信号控制加热保暖层的展开和收起。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述控制器根据电池剩余容量获取装置获取的电池剩余容量，确定是否关闭第一供电模块的供电。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在确定是否关闭第一供电模块的供电之后，所述方法还包括：

所述控制器在关闭所述第一供电模块的供电之后，控制第二供电模块向所述加热保暖层供电，并在所述第二供电模块的电量低于预设电量时，控制报警器发送报警信号。