CN106450519A - 电池充电保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池充电保护装置及方法，通过第二传感器对加热器表面的温度进行监控。当加热器的表面温度高于第二阈值时，便可关闭加热器。与仅仅直接根据电池组的温度来启停加热器的方式相比，上述方式能有效的避免因热传导的延时所带来的温度超调而使电池组温度过高的情况发生。因此，上述电池充电保护装置及方法可根据加热器本身的温度精确控制加热器的启停，避免加热器件温度超调，从而对温度的调控更加精准，以确保安全。

Description

电池充电保护装置及方法

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，特别涉及一种电池充电保护装置及方法。

背景技术

随着环境污染的加剧，电动汽车等新能源汽车也得到快速的发展。在电动汽车中，电池可以说是最重要的部件，电池的寿命及电池容量直接影响了电动汽车的寿命及续航里程。

电动汽车的电池需要频繁的进行充放电。众所周知，低温对电池寿命及充放电效率都有较大影响。温度下降，电极的反应速率也下降。假设电压保持恒定，则电流会降低，电池的充放电功率便会下降。因此，低温环境中一般都需要对电池进行加热。

目前，常用防止电池温度过低的方式是在电池仓内布置传感器，当检测到电池温度过低时，启动加热器对电池进行加热。但由于温度过高会破坏电池内的化学平衡。因此，当检测到电池温度达到合适温度时，则关闭加热器。但是，加热器件关闭后的余热依然会继续对电池仓加热，从而有可能使得电池仓温度超阈值。因此，目前常用的防止电池温度过低的方式调控不精准。

发明内容

基于此，有必要提供一种温度控制更精确的电池充电保护装置及方法。

一种电池充电保护装置，用于对电池仓内的电池组进行温度控制，所述电池充电保护装置包括：

第一传感器，用于获取所述电池组的实时温度；

加热器；

主控模块，与所述第一传感器及所述加热器通讯连接，所述主控模块用于在所述电池组的实时温度低于预设的第一阈值时，启动所述加热器；

第二传感器，用于获取所述加热器的表面温度；及

从控模块，与所述第二传感器及所述主控模块通讯连接，所述从控模块用于在所述加热器的表面温度高于预设的第二阈值时，向所述主控模块发送反馈信息，所述主控模块用于在收到所述反馈信息后，关闭所述加热器。

在其中一个实施例中，所述主控模块还用于当所述电池组的实时温度高于预设的第三阈值时，关闭所述加热器，所述第三阈值大于所述第一阈值。

在其中一个实施例中，所述主控模块用于

从接收到所述反馈信息起的预设时间段内暂停所述加热器，若所述电池组在所述预设时间段内的实时温度呈下降趋势，且低于第三阈值，则重启所述加热器，否则，关闭所述加热器。

在其中一个实施例中，所述第一传感器包括至少两个围绕所述电池仓设置的探测头，所述电池组的实时温度为各所述探测头分别采集的温度数据的加权平均值。

在其中一个实施例中，还包括用于对所述电池组进行充电的车载充电机，所述车载充电机通过所述主控模块与所述电池组电连接，所述主控模块用于在所述电池组的实时温度低于第一阈值时，关闭所述车载充电机。

一种电池充电保护组件，用于与电池加热组件连接，所述电池加热组件包括：用于获取电池组的实时温度的第一传感器；加热器；与所述第一传感器及所述加热器通讯连接的主控模块，所述主控模块用于在所述电池组的实时温度低于预设的第一阈值时，启动所述加热器，所述电池充电保护组件包括：

第二传感器，用于获取所述加热器的表面温度；及

从控模块，与所述第二传感器及所述主控模块通讯连接，所述从控模块用于在所述加热器的表面温度高于预设的第二阈值时，向所述主控模块发送反馈信息，所述主控模块用于在收到所述反馈信息后，关闭所述加热器。

一种电池充电保护方法，用于对电池仓内的电池组进行温度控制，所述方法包括以下步骤：

获取所述电池组的实时温度；

在所述电池组的实时温度低于第一阈值时，启动加热器对所述电池组进行加热；

获取所述加热器的表面温度；

在所述加热器的表面温度高于第二阈值时，关闭所述加热器。

在其中一个实施例中，还包括步骤：当所述电池组的实时温度高于第三阈值时，关闭所述加热器，所述第三阈值大于所述第一阈值。

在其中一个实施例中，所述在所述加热器的表面温度高于第二阈值时，关闭所述加热器的步骤具体包括：

在预设时间段内暂停所述加热器，若所述电池组在所述预设时间段内的实时温度呈下降趋势，且低于所述第三阈值，则重启所述加热器，否则，关闭所述加热器。

上述电池充电保护装置及方法，通过第二传感器对加热器表面的温度进行监控。当加热器的表面温度高于第二阈值时，便可关闭加热器。与仅仅直接根据电池组的温度来启停加热器的方式相比，上述方式能有效的避免因热传导的延时所带来的温度超调而使电池组温度过高的情况发生。因此，上述电池充电保护装置及方法可根据加热器本身的温度精确控制加热器的启停，避免加热器件温度超调，从而对温度的调控更加精准，以确保安全。

附图说明

图1为本发明一个实施例中电池充电保护装置的模块示意图；

图2为本发明一个实施例中电池充电保护方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

电池充电保护装置用于对电池仓内的电池组200进行温度控制，以使电池组200处于最佳的充电温度区间内。

请参阅图1，本发明一个实施例中的电池充电保护装置100包括第一传感器101、加热器102、主控模块103、第二传感器104及从控模块105。

第一传感器101用于获取电池组200的实时温度。第一传感器101设置于电池仓上，可以是接触式的，也可以是非接触式的。例如，红外传感器等。在本实施例中，第一传感器101包括至少两个围绕电池仓设置的探测头(图未示)，电池组200的实时温度为各探测头分别采集的温度数据的加权平均值。

也就是说，电池组200的实时温度并不是指某一点或某一区域的温度，而是对电池组200不同位置进行温度采集，再进行加权平均得到的结果。因此，所得到的实时温度更能反应电池组200整体的温度情况，防止因热量扩撒不均匀而造成实时温度测量不准确，进而造成后续调控的不精准。

加热器102用于对所述电池仓进行加热。加热器102可以是加热管、陶瓷片电热器等。优选的，加热器102对电池仓形成包覆，以使加热更均匀。

主控模块103与第一传感器101及加热器102通讯连接。主控模块103用于在电池组200的实时温度低于预设的第一阈值时，启动加热器102。

第一阈值一般可设置为电池组200能正常充电的最低温度，也可稍低于该温度。当低温环境中电池组200的温度低于该温度值时，主控模块103则会启动加热器102从电池组200进行加热，从而使得电池组200保持在正常的充电温度范围内。

此外，主控模块103还具有电量监控、电池组200使用情况检测、充放电策略制定等适用于电动汽车电池管理的常规功能。

第二传感器104用于获取加热器102的表面温度。第二传感器104可设置于加热器102上。与第一传感器101类似，第二传感器104可以是接触式的，也可以是非接触式的。例如，红外传感器等。

从控模块105与第二传感器104及主控模块103通讯连接，从控模块105用于在加热器102的表面温度高于预设的第二阈值时，向主控模块103发送反馈信息，主控模块103用于在收到反馈信息后，关闭加热器102。

需要指出的是，从控模块105与主控模块103可以是集成一体的，即从控模块105与主控模块103集成为一个中央控制器，也可以是分离的。为分离式时，本发明还提供一种电池充电保护组件，该组件包括从控模块105及第二传感器104。上述电池充电保护装置100在应用于车辆中时，可实现电池充电保护组件的选装，从而增加配置的灵活性。

第二阈值可以是与电池组200能正常充电的最高温度相近的值。当加热器102表面达到该温度值时，此时无论电池组200是否达到其能正常充电的最高温度，主控模块103均关闭加热器102。

这是因为，热量传导具有延时性，关闭加热器102后，其余热依然会继续对电池组200进行加热。而上述方式能有效的避免因热传导的延时所带来的温度超调而使电池组200温度过高的情况发生，有效的保护电池组200。

在本实施例中，主控模块103还用于当电池组200的实时温度高于第三阈值时，关闭加热器102，第三阈值大于第一阈值。

第三阈值即为电池组200能正常充电的最高温度。由于电池充放电过程中会产生热量。因此，有可能会出现加热器102表面温度未达到第二阈值，但电池组200的温度却达到第三阈值的情况。此时，无论从控模块105是否发出反馈信息，主控模块103依然会关闭加热器102。通过与从控模块105配合，实现了对温度的双向监控，从而可为电池组200提供双重保护，进一步的保证电池组200使用的安全性。

进一步的，在本实施例中，主控模块103用于从接收到反馈信息起的预设时间段内暂停加热器102，若电池组200在预设时间段内的实时温度呈下降趋势，且低于第三阈值，则重启加热器102，否则，关闭加热器102。

有可能会出现如下情况：启动加热器102后，其表面的温度快速升高，达到第二阈值。但是，电池组200的温度还处于较低水平(高于第一阈值但远低于第三阈值)。此时，若直接关闭加热器102，且加热器102的余热又不足以让电池自200的温度继续升高，则加热器102又很快会因电池组200温度低于第一阈值而被加主控模块102启动，从而造成加热器102频繁的重复启停。

因此，为了避免重复启停加热器102，电池组200需要被加热到更高的温度。具体的，主控模块103在收到反馈信息后暂停加热器102，并监控电池组200表面的温度趋势。进一步的，采集该预设时间段内多个时间点的实时温度，根据前后不同时间点的温度差，便可获取电池组200的实时温度为上升趋势还是下降趋势。

若电池组200的实时温度呈下降趋势，且低于第三阈值，则说明电池组200的温度处于较低水平，且加热器102的余热不足以为电池组200继续加热。因此，此时重启加热器102，便可继续将电池组200加热至较高温度。

在本实施例中，电池充电保护装置100还包括用于对电池组200进行充电的车载充电机106。车载充电机106通过主控模块103与电池组200电连接，主控模块103用于在电池组200的实时温度低于第一阈值时，关闭车载充电机106。

车载充电机106在充电时与交流电连接。可以理解，在其他实施例中，车载充电机106可不作为电池充电保护装置100一部分，而作为环境元件与主控模块103连接。电池组200的实时温度低于第一阈值时，主控模块103关闭车载充电机106，从而避免在低温环境中对电池组200继续充电，可有效延长电池的使用寿命。

上述电池充电保护装置100，通过第二传感器104对加热器102表面的温度进行监控。当加热器102的表面温度高于第二阈值时，便可关闭加热器102。与仅仅直接根据电池组200的温度来启停加热器102的方式相比，能有效的避免因热传导的延时所带来的温度超调而使电池组200温度过高的情况发生，对温度的调控更加精准，以确保安全。

此外，本发明还提供一种电池充电保护方法，用于对电池仓内的电池组进行温度控制。

请参阅图2，本发明一个实施例中的电池充电保护方法包括步骤S110～步骤S120：

步骤S110：获取电池组的实时温度。

具体的，可采用设置于电池仓上的温度传感器进行电池组的实时温度的采集。温度传感器可以是接触式的，也可以是非接触式的。例如，红外传感器等。

进一步的，在本实施例中，电池组的实时温度并不是某一点或某一区域的温度，而是对电池组不同位置进行温度采集，再进行加权平均得到的结果。因此，所得到的实时温度更能反应电池组整体的温度情况，防止因热量扩撒不均匀而造成实时温度测量不准确，进而造成后续调控的不精准。

步骤S120：在电池组的实时温度低于第一阈值时，启动加热器对电池组进行加热。

加热器可以是加热管、陶瓷电热器等。优选的，加热器对电池仓形成包覆，以使加热更均匀。第一阈值一般可设置为电池组能正常充电的最低温度。当低温环境中电池组的温度低于该温度值时，则会启动加热器从电池组进行加热，从而使得电池组保持在正常的充电温度范围内。

步骤S130：获取加热器的表面温度。

步骤S140：在加热器的表面温度高于第二阈值时，关闭加热器。

具体的，第二阈值可以是与电池组能正常充电的最高温度相近的值。当加热器表面达到该温度值时，此时无论电池组是否达到其能正常充电的最高温度，均关闭加热器。

这是因为，热量传导具有延时性，关闭加热器后，其余热依然会继续对电池组进行加热。而上述方式能有效的避免因热传导的延时所带来的温度超调而使电池组温度过高的情况发生，有效的保护电池组。

在本实施例中，上述方法还包括步骤：当电池组的实时温度高于第三阈值时，关闭加热器，第三阈值大于第一阈值。

具体的，第三阈值即为电池组能正常充电的最高温度。由于电池充放电过程中会产生热量。因此，有可能会出现加热器表面温度未达到第二阈值，但电池组的温度却达到第三阈值的情况。此时，无论加热器表面的温度是否超过第二阈值，依然会关闭加热器。因此，通过设置第二阈值及第三阈值两个阀门通，实现了对温度的双向监控，从而可为电池组提供双重保护，进一步的保证电池组使用的安全性。

进一步的，在本实施例中，上述步骤S140具体为：在预设时间段内暂停所述加热器，若电池组在预设时间段内的实时温度呈下降趋势，且低于所述第三阈值，则重启所述加热器，否则，关闭加热器。

有可能会出现如下情况：启动加热器后，其表面的温度快速升高，达到第二阈值。但是，电池组的温度还处于较低水平(高于第一阈值但远低于第三阈值)。此时，若直接关闭加热器，且加热器的余热又不足以让电池自的温度继续升高，则加热器又很快会因电池组温度低于第一阈值而被启动，从而造成加热器频繁的重复启停。

因此，为了避免重复启停加热器，电池组需要被加热到更高的温度。具体的，在加热器表面的温度达到第二阈值后暂停加热器，并监控电池组表面的温度趋势。进一步的，采集该预设时间段内多个时间点的实时温度，根据前后不同时间点的温度差，便可获取电池组的实时温度为上升趋势还是下降趋势。

若电池组的实时温度呈下降趋势，且低于第三阈值，则说明电池组的温度处于较低水平，且加热器的余热不足以为电池组继续加热。因此，此时重启加热器，便可继续将电池组加热至较高温度。

上述电池充电保方法，对加热器表面的温度进行监控。当加热器的表面温度高于第二阈值时，便关闭加热器。与仅仅直接根据电池组的温度来启停加热器的方式相比，上述方式能有效的避免因热传导的延时所带来的温度超调而使电池组温度过高的情况发生。因此，上述电池充电保护方法可根据加热器本身的温度精确控制加热器的启停，避免加热器件温度超调，从而对温度的调控更加精准，以确保安全。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种电池充电保护装置，用于对电池仓内的电池组进行温度控制，其特征在于，所述电池充电保护装置包括：

第一传感器，用于获取所述电池组的实时温度；

加热器；

主控模块，与所述第一传感器及所述加热器通讯连接，所述主控模块用于在所述电池组的实时温度低于预设的第一阈值时，启动所述加热器；

第二传感器，用于获取所述加热器的表面温度；及

从控模块，与所述第二传感器及所述主控模块通讯连接，所述从控模块用于在所述加热器的表面温度高于预设的第二阈值时，向所述主控模块发送反馈信息，所述主控模块用于在收到所述反馈信息后，关闭所述加热器。

2.根据权利要求1所述的电池充电保护装置，其特征在于，所述主控模块还用于当所述电池组的实时温度高于预设的第三阈值时，关闭所述加热器，所述第三阈值大于所述第一阈值。

3.根据权利要求2所述的电池充电保护装置，其特征在于，所述主控模块用于

从接收到所述反馈信息起的预设时间段内暂停所述加热器，若所述电池组在所述预设时间段内的实时温度呈下降趋势，且低于第三阈值，则重启所述加热器，否则，关闭所述加热器。

4.根据权利要求1所述的电池充电保护装置，其特征在于，所述第一传感器包括至少两个围绕所述电池仓设置的探测头，所述电池组的实时温度为各所述探测头分别采集的温度数据的加权平均值。

5.根据权利要求1所述的电池充电保护装置，其特征在于，还包括用于对所述电池组进行充电的车载充电机，所述车载充电机通过所述主控模块与所述电池组电连接，所述主控模块用于在所述电池组的实时温度低于第一阈值时，关闭所述车载充电机。

6.一种电池充电保护组件，用于与电池加热组件连接，所述电池加热组件包括：用于获取电池组的实时温度的第一传感器；加热器；与所述第一传感器及所述加热器通讯连接的主控模块，所述主控模块用于在所述电池组的实时温度低于预设的第一阈值时，启动所述加热器，其特征在于，所述电池充电保护组件包括：

第二传感器，用于获取所述加热器的表面温度；及

从控模块，与所述第二传感器及所述主控模块通讯连接，所述从控模块用于在所述加热器的表面温度高于预设的第二阈值时，向所述主控模块发送反馈信息，所述主控模块用于在收到所述反馈信息后，关闭所述加热器。

7.一种电池充电保护方法，用于对电池仓内的电池组进行温度控制，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取所述电池组的实时温度；

在所述电池组的实时温度低于第一阈值时，启动加热器对所述电池组进行加热；

获取所述加热器的表面温度；

在所述加热器的表面温度高于第二阈值时，关闭所述加热器。

8.根据权利要求7所述的电池充电保护方法，其特征在于，还包括步骤：当所述电池组的实时温度高于第三阈值时，关闭所述加热器，所述第三阈值大于所述第一阈值。

9.根据权利要求8所述的电池充电保护方法，其特征在于，所述在所述加热器的表面温度高于第二阈值时，关闭所述加热器的步骤具体包括：

在预设时间段内暂停所述加热器，若所述电池组在所述预设时间段内的实时温度呈下降趋势，且低于所述第三阈值，则重启所述加热器，否则，关闭所述加热器。