CN106476644A - 一种低压混合动力电池的加热控制系统及方法 - Google Patents

一种低压混合动力电池的加热控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低压混合动力电池的加热控制系统，包括：微混动力系统、DCDC转换器、蓄电池、电池管理系统、电阻加热模块。电池管理系统控制微混动力系统对电阻加热模块通电，以使其对动力电池进行加热，微混动力系统通过DCDC转换器降压对蓄电池进行充电。电池管理系统还控制蓄电池对电阻加热模块通电，以使其对动力电池进行加热。电池管理系统获取动力电池的当前温度，如果当前温度小于第一温度阈值，则控制微混动力系统和/或蓄电池对所述电阻加热模块进行通电，以使动力电池的温度升高，否则，断开电阻加热模块的通电连接，并控制微混动力系统对蓄电池进行充电。本发明能提高动力电池使用的安全性和智能性。

Description

一种低压混合动力电池的加热控制系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车电池技术领域，尤其涉及一种低压混合动力电池的加热控制系统及方法。
背景技术
随着新能源汽车的快速发展，其中作为主要的动力来源的电池成为决定车辆性能好坏的关键，也成为制约新能源汽车发展的重要因素。其中，电池存的一个缺点是低温性能差，即电池在低温环境下续航能力差，甚至不能使用。而对电池周边环境的加热成为技术人员常用的一个手段，但现有的加热方式并不能直接在低压混合动力电池上应用。低压混合动力系统从2014年逐渐走向市场，但其技术手段与传统的高压混合动力系统和纯电动系统是有所区别的。对于低压混合动力系统由于电池总成体积的限制，在内部布置加热系统难度很大，而且很多已有的技术方案不能完全移植。
发明内容
本发明提供一种低压混合动力电池的加热控制系统及方法，解决现有低压混合动力电池加热系统体积大、效率低的问题，提高动力电池使用的安全性和智能性。
为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：
一种低压混合动力电池的加热控制系统，包括：微混动力系统、DCDC转换器、蓄电池、电池管理系统、电阻加热模块；
所述电池管理系统控制所述微混动力系统对所述电阻加热模块通电，以使其对动力电池进行加热，所述微混动力系统通过所述DCDC转换器降压对所述蓄电池进行充电；
所述电池管理系统还控制所述蓄电池对所述电阻加热模块通电，以使其对动力电池进行加热；
所述电池管理系统获取动力电池的当前温度，如果所述当前温度小于第一温度阈值，则控制所述微混动力系统和/或所述蓄电池对所述电阻加热模块进行通电，以使动力电池的温度升高，否则，断开所述电阻加热模块的通电连接，并控制所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电。
优选的，还包括：第一继电器、第二继电器及第三继电器；
所述第一继电器串接在所述微混动力系统的正极输出端与所述电阻加热模块之间，所述第一继电器的控制端与所述电池管理系统的第一输出端相连；
所述第二继电器串接在所述微混动力系统的正极输出端与所述DCDC转换器的输入端之间，所述第二继电器的控制端与所述电池管理系统的第二输出端相连；
所述第三继电器串接在所述蓄电池的正极输出端与所述电阻加热模块之间，所述第三继电器的控制端与所述电池管理系统的第三输出端相连。
优选的，在动力电池的温度大于等于第一温度阈值时，所述第一继电器和所述第三继电器断开连接，且所述第二继电器导通所述微混动力系统和所述DCDC转换器的电连接，所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电。
优选的，在动力电池的温度小于第二温度阈值时，所述第二继电器和所述第三继电器闭合，所述第一继电器断开，所述蓄电池对所述电阻加热模块通电，且所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电；所述第二温度阈值小于所述第一温度阈值。
优选的，动力电池温度小于第三温度阈值时，所述第一继电器和所述第三继电器闭合，所述第二继电器断开，所述蓄电池和所述微混合动力系统同时对所述电阻加热模块通电；所述第三温度阈值小于所述第二温度阈值。
优选的，所述第一温度阈值大于所述第二温度阈值，所述第二温度阈值大于所述第三温度阈值，所述第一温度阈值为5℃。
优选的所述电阻加热模块为电阻片，所述电阻片贴在动力电池表面上，各个所述电阻片并联后串接在所述微混动力系统或所述蓄电池的正极输出端与车身搭铁之间。
优选的，所述电池管理系统根据所述当前温度和所述第一温度阈值，计算所述电阻加热模块的通电时间，并根据所述通电时间断开所述微混动力系统和/或所述蓄电池与所述电阻加热模块的电连接。
本发明还提供一种低压混合动力电池的加热控制方法，包括：
获取动力电池的当前温度；
如果所述当前温度小于所述第一温度阈值，则控制微混动力系统和/或蓄电池对电阻加热模块进行通电，以使动力电池的温度升高；
否则，断开所述电阻加热模块的通电连接，并控制所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电。
优选的，还包括：如果所述当前温度小于第二温度阈值，则控制所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电，且所述蓄电池对所述电阻加热模块通电；所述第二温度阈值小于所述第一温度阈值。
优选的，还包括：如果所述当前温度小于第三温度阈值，控制所述微混动力系统和所述蓄电池同时对所述电阻加热模块进行通电；所述第三温度阈值小于所述第二温度阈值。
本发明提供一种低压混合动力电池的加热控制系统及方法，通过微混动力系统和/或蓄电池对电阻加热模块通电，以使动力电池的温度升高。解决现有低压混合动力电池加热系统体积大、效率低的问题，提高动力电池使用的安全性和智能性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1：为本发明提供的一种低压混合动力电池的加热控制系统示意图；
图2：为本发明提供的一种低压混合动力电池的加热控制方法流程图。
附图标记
K1 第一继电器
K2 第二继电器
K3 第三继电器
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
针对当前混合动力汽车的加热系统可使用空间大、加热效率低的现象，本发明提供一种低压混合动力电池的加热控制系统及方法，通过利用微混动力系统和蓄电池对电阻加热模块的通电，以使动力电池的温度上升。摒弃了现有采用加热器和风扇装置的加热系统，其对空间要求减小，有效利用现有的设备实现加热功能，提高动力电池使用的安全性和智能性。
如图1所示，为本发明提供的一种低压混合动力电池的加热控制系统示意图，该系统包括：微混动力系统、DCDC转换器、蓄电池、电池管理系统、电阻加热模块。所述电池管理系统控制所述微混动力系统对所述电阻加热模块通电，以使其对动力电池进行加热，所述微混动力系统通过DCDC转换器降压对所述V蓄电池进行充电。所述电池管理系统还控制所述V蓄电池对所述电阻加热模块通电，以使其对动力电池进行加热。所述电池管理系统获取动力电池的当前温度，如果所述当前温度小于所述第一温度阈值，则控制所述微混动力系统和/或所述蓄电池对所述电阻加热模块进行通电，以使动力电池的温度升高，否则，断开所述电阻加热模块的通电连接，并控制所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电。
具体地，动力电池的加热，主要通过电阻加热模块对电芯单体进行热传导，通常采在动力电池模组两侧设置压板，在单体电芯之间设置电阻加热模块。当电阻加热模块导电发热以使动力电池的温度上升。微混动力系统能把机械能转化为电能，有效减小汽车在起停时的能量消耗。由电池管理系统根据动力电池的当前温度，控制微混动力系统和/或蓄电池对电阻加热模块的通电，以及蓄电池得到充电。能保证电阻加热模块的电压稳定性，控制动力电池的温度性能。
需要说明的是，微混动力系统包括：发动机和带式起停一体电机BSG，由所述发动机驱动带式起停一体电机BSG将机械能转化为电能。蓄电池输出电压为12V。
进一步，还包括：第一继电器、第二继电器及第三继电器。所述第一继电器串接在所述微混动力系统的正极输出端与所述电阻加热模块之间，所述第一继电器的控制端与所述电池管理系统的第一输出端相连。所述第二继电器串接在所述微混动力系统的正极输出端与所述DCDC转换器的输入端之间，所述第二继电器的控制端与所述电池管理系统的第二输出端相连。所述第三继电器串接在所述蓄电池的正极输出端与所述电阻加热模块之间，所述第三继电器的控制端与所述电池管理系统的第三输出端相连。
在实际应用中，在动力电池的温度大于等于第一温度阈值时，所述第一继电器和所述第三继电器断开连接，且所述第二继电器导通所述微混动力系统和所述DCDC转换器的电连接，所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电。
在动力电池的温度小于第二温度阈值时，所述第二继电器和所述第三继电器闭合，所述第一继电器断开，所述蓄电池对所述电阻加热模块通电，且所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电；所述第二温度阈值小于所述第一温度阈值。
动力电池温度小于第三温度阈值时，所述第一继电器和所述第三继电器闭合，所述第二继电器断开，所述蓄电池和所述微混合动力系统同时对所述电阻加热模块通电；所述第三温度阈值小于所述第二温度阈值。
在实际应用中，所述第一温度阈值常设为5℃。所述第一继电器、所述第二继电器及所述第三继电器可为常开继电器。
进一步，所述电阻加热模块为电阻片，所述电阻片贴在动力电池表面上，各个所述电阻片并联后串接在所述微混动力系统或所述蓄电池的正极输出端与车身搭铁之间。
更进一步，所述电池管理系统根据所述当前温度和所述第一温度阈值，计算所述电阻加热模块的通电时间，并通过所述通电时间控制所述微混动力系统和/或所述蓄电池与所述电阻加热模块的电连接。
具体地，当电阻加热模块由蓄电池供电时，根据电阻产生热的原理，即根据公式Q＝U2/R*t＝C*m*△T；其中，R为电阻加热模块的阻值；电压U为12V，C为电芯的热值常数，m为电芯的质量，△T为当前温度与第一温度阈值的温度差，可以得到t＝C*m*△T*R/U2。则电池管理系统控制电阻加热模块的通电进间为大于t，以使动力电池的温度超过第一温度阈值。
同样地，当电阻加热模块由微混动力系统供电时，根据Q＝I2*R*t＝C*m*△T，得到t＝C*m*△T/R/I2，由于微混动力系统输出的电流是处于变化的，可对t进行积分得到t＝(2C*m*△T/R/I2)0.5。同样通过电池管理系统控制电阻加热模块的通电进间为大于t，以使动力电池的温度超过第一温度阈值。
可见，本发明提供一种低压混合动力电池的加热控制系统，通过微混动力系统和/或蓄电池对电阻加热模块通电，以使动力电池的温度升高。解决现有低压混合动力电池加热系统体积大、效率低的问题，提高动力电池使用的安全性和智能性。
本发明还提供一种低压混合动力电池的加热控制方法，包括以下步骤：
步骤1：获取动力电池的当前温度；
步骤2：如果所述当前温度小于所述第一温度阈值，则控制微混动力系统和/或蓄电池对电阻加热模块进行通电，以使动力电池的温度升高；
步骤3：否则，断开所述电阻加热模块的通电连接，并控制所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电。
进一步，还包括：
步骤4：如果所述当前温度小于第二温度阈值，则控制所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电，且所述蓄电池对所述电阻加热模块通电；所述第二温度阈值小于所述第一温度阈值。
步骤5：如果所述当前温度小于第三温度阈值，控制所述微混动力系统和所述蓄电池同时对所述电阻加热模块进行通电；所述第三温度阈值小于所述第二温度阈值。
更进一步，根据所述当前温度与所述第一温度阈值、第二温度阈值及第三温度阈值的差值，计算所述电阻加热模块的通电时间，并根据所述通电时间断开所述微混动力系统和/或所述蓄电池与所述电阻加热模块的电连接。
在实际应用中，可以通过电池管理系统计算当前温度上升到第一温度阈值需要的通电时间，根据通电时间控制电阻加热模块产生的热量，以使动力电池的温度上升。
可见，本发明提供一种低压混合动力电池的加热控制方法，根据动力电池的当前温度，来控制微混动力系统和/或蓄电池对电阻加热模块通电，以使动力电池的温度升高。解决现有低压混合动力电池加热系统体积大、效率低的问题，提高动力电池使用的安全性和智能性。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低压混合动力电池的加热控制系统，其特征在于，包括：微混动力系统、DCDC转换器、蓄电池、电池管理系统、电阻加热模块；
所述电池管理系统控制所述微混动力系统对所述电阻加热模块通电，以使其对动力电池进行加热，所述微混动力系统通过所述DCDC转换器降压对所述蓄电池进行充电；
所述电池管理系统还控制所述蓄电池对所述电阻加热模块通电，以使其对动力电池进行加热；
所述电池管理系统获取动力电池的当前温度，如果所述当前温度小于第一温度阈值，则控制所述微混动力系统和/或所述蓄电池对所述电阻加热模块进行通电，以使动力电池的温度升高，否则，断开所述电阻加热模块的通电连接，并控制所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：第一继电器、第二继电器及第三继电器；
所述第一继电器串接在所述微混动力系统的正极输出端与所述电阻加热模块之间，所述第一继电器的控制端与所述电池管理系统的第一输出端相连；
所述第二继电器串接在所述微混动力系统的正极输出端与所述DCDC转换器的输入端之间，所述第二继电器的控制端与所述电池管理系统的第二输出端相连；
所述第三继电器串接在所述蓄电池的正极输出端与所述电阻加热模块之间，所述第三继电器的控制端与所述电池管理系统的第三输出端相连。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，在动力电池的温度大于等于第一温度阈值时，所述第一继电器和所述第三继电器断开连接，且所述第二继电器导通所述微混动力系统和所述DCDC转换器的电连接，所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，在动力电池的温度小于第二温度阈值时，所述第二继电器和所述第三继电器闭合，所述第一继电器断开，所述蓄电池对所述电阻加热模块通电，且所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电；所述第二温度阈值小于所述第一温度阈值。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，动力电池温度小于第三温度阈值时，所述第一继电器和所述第三继电器闭合，所述第二继电器断开，所述蓄电池和所述微混合动力系统同时对所述电阻加热模块通电；所述第三温度阈值小于所述第二温度阈值。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电阻加热模块包括并联的多个电阻片，所述电阻片贴在动力电池表面上，各个所述电阻片并联后串接在所述微混动力系统或所述蓄电池的正极输出端与车身搭铁之间。
7.根据权利要求1至6任一项所述的控制系统，其特征在于，所述电池管理系统根据所述当前温度和所述第一温度阈值，计算所述电阻加热模块的通电时间，并根据所述通电时间断开所述微混动力系统和/或所述蓄电池与所述电阻加热模块的电连接。
8.一种低压混合动力电池的加热控制方法，其特征在于，包括：
获取动力电池的当前温度；
如果所述当前温度小于第一温度阈值，则控制微混动力系统和/或蓄电池对电阻加热模块进行通电，以使动力电池的温度升高；
否则，断开所述电阻加热模块的通电连接，并控制所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括：
如果所述当前温度小于第二温度阈值，则控制所述微混动力系统对所述蓄电池进行充电，且所述蓄电池对所述电阻加热模块通电；所述第二温度阈值小于所述第一温度阈值。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括：
如果所述当前温度小于第三温度阈值，控制所述微混动力系统和所述蓄电池同时对所述电阻加热模块进行通电；所述第三温度阈值小于所述第二温度阈值。
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