CN106785235B - 电池组加热方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池组加热方法及系统，涉及动力电池领域。该方法应用于电池组加热系统，该方法包括：电池管理系统控制电池组进入与充电设备的连通状态；电池管理系统判断电池组中温度最低的电池温度是否低于第一预设温度；若电池组中温度最低的电池温度低于第一预设温度，则电池管理系统控制加热器处于加热状态以对电池组进行加热；电池管理系统判断电池组中电池之间的最大温度差值是否高于预设差值以及电池组中温度最低的电池温度是否高于第二预设温度；若最大温度差值高于预设差值或者电池组中温度最低的电池温度高于第二预设温度，电池管理系统控制加热器处于关闭状态。该电池组加热方法能使电池组快速达到充电的温度要求。

Description

电池组加热方法及系统

技术领域

本发明涉及动力电池领域，具体而言，涉及一种电池组加热方法及系统。

背景技术

随着社会的进步，人们的环保意识加强，新能源汽车备受人们关注。动力锂电池作为新能源汽车的能量来源，其核心作用不言而喻。但由于锂电池本身的化学特性，低温下动力锂电池容量大大衰减。并且低温下锂电池在进行充电时会发生负极析锂。国内大部分厂家生产的磷酸铁锂或者三元电池在零摄氏度以下充电都会发生析锂，而零摄氏度以上在一定温度内只能进行小电流充电。锂电池充电发生负极析锂后，锂金属不可还原，从而使锂电池的电池容量发生不可逆衰减。析锂达到一定严重程度，形成锂枝晶，刺穿隔膜发生内短路。所以动力电池在使用时应严禁低温下进行充电，这样就影响了新能源汽车的推广。

目前针对以上情况，一般是在充电开始前电池管理系统检测电池温度是否低于加热开启温度，如果电池温度低于加热开启温度，控制对电池进行加热，直到电池的温度达到充电允许温度，电池再进行正常充电并关闭加热。锂电池组有慢充电和快充电两种状态，一般对于车载充电器为慢充电，对于外接充电设备为快充电，如充电桩。现有技术的电池组加热方法需要锂电池组在出厂时标定加热需求电压以及电流参数，并且在达到充电允许温度后就会关闭加热而进入正常充电，而此时锂电池虽然可以充电，但不适于快充电状态时的大电流充电，从而使充电时间变长。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电池组加热方法，通过电池管理系统对电池组以及加热器依据电池组实时温度来进行控制，从而使电池组能够达到相应的温度来进行充电。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电池组加热方法，应用于电池组加热系统，所述电池组加热系统包括电池管理系统、加热器、电池组以及电流传感器，所述加热器与所述电池组并联，且用于与充电设备并联，所述电流传感器设置于所述电池组所在支路中，所述电池组加热方法包括：电池管理系统控制电池组进入与充电设备的连通状态；所述电池管理系统判断所述电池组中温度最低的电池温度是否低于第一预设温度；若所述电池组中温度最低的电池温度低于第一预设温度，则所述电池管理系统控制加热器处于加热状态以对所述电池组进行加热；所述电池管理系统判断所述电池组中电池之间的最大温度差值是否高于预设差值以及所述电池组中温度最低的电池温度是否高于第二预设温度；若所述最大温度差值高于预设差值或者所述电池组中温度最低的电池温度高于第二预设温度，所述电池管理系统控制所述加热器处于关闭状态。

一种电池组加热系统，所述电池组加热系统包括电池管理系统、加热器、电池组、第一开关、第二开关以及电流传感器，所述加热器与所述电池组并联，且用于与充电设备并联，所述第一开关以及所述电流传感器设置于所述电池组所在支路中，所述第二开关设置于所述加热器所在支路中，所述电池管理系统用于控制所述加热器、电池组、第一开关、第二开关以及电流传感器。

本发明实施例提供了一种电池组加热方法及系统，通过电池管理系统对电池组以及加热器进行控制，并且根据电池组的实时温度、预设温度以及预设差值来控制对电池组加热，从而使电池组能够达到相应的温度来进行充电。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明第一实施例提供的电池组加热方法的一种流程图；

图2示出了本发明第一实施例提供的电池组加热方法的步骤S120的流程图；

图3示出了本发明第一实施例提供的电池组加热方法的另一种流程图；

图4示出了本发明第二实施例提供的电池组加热系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

本发明第一实施例提供了一种电池组加热方法，该电池组加热方法应用于电池组加热系统。该电池组加热系统包括电池管理系统、加热器、电池组以及电流传感器。其中，加热器与电池组并联，且用于与充电设备并联，电流传感器设置于电池组所在支路中。在该电池组加热系统中，加热器用于加热电池组，电流传感器用于检测电池组所在支路的电流。电池管理系统用于对电池组、加热器以及电流传感器进行控制。

请参见图1，该电池组加热方法包括：

步骤S100：电池管理系统控制电池组进入与充电设备的连通状态。

加热器与电池组并联在充电设备两端后，电池管理系统控制电池组所在支路连通，使电池组与充电设备处于连通的状态。

步骤S110：所述电池管理系统判断所述电池组中温度最低的电池温度是否低于第一预设温度。

步骤S110之前还包括：所述电池管理系统判断所述电池组处于慢充电状态还是快充电状态。

当电池组加热系统通电，并且电池组与充电设备处于连通状态时，电池管理系统可以判断电池组处于慢充电状态还是快充电状态。

具体的，当充电设备为慢充电状态对应的充电器时，例如电池组加热系统应用于电动汽车且此时加热所使用电动充电设备为车载充电器，电池组与充电设备连通后，电池管理系统可以判断出电池组处于慢充电状态。

当充电设备为快充电状态对应的充电器时，例如电池组加热系统应用于电动车且此时加热所用充电设备为用于电动车电池组充电的充电桩，电池组与充电设备处于连通状态后，电池管理系统可以判断出电池组处于快充电状态。

电池组对应于慢充电状态以及快充电状态有不同的预设温度以及预设差值。

电池管理系统可以采集电池组中电池的温度。电池组可以包括多个电池。从而电池组的多个电池对应的温度有一个最低温度。电池管理系统判断电池组中温度最低的电池温度是否低于第一预设温度。当然，电池组中电池个数不作为限定，也可以为单个电池，此时最低温度即电池温度。第一预设温度可以理解为电池组对应的加热开启温度。慢充电状态与快充电状态对应的第一预设温度不同。

步骤S120：若所述电池组中温度最低的电池温度低于第一预设温度，则所述电池管理系统控制加热器处于加热状态以对所述电池组进行加热。

具体的，当电池组与充电设备处于连通状态时电池组处于慢充电状态，电池管理系统控制加热器所在支路与充电设备连通从而使加热器处于加热状态，以对电池组进行加热。开始加热后，电池管理系统实时采集电流传感器检测的电池组的电流大小，从而确定电池组所在支路电流的大小。电池管理系统再根据电流传感器检测的电流大小来调整加热器的加热功率。需要解释的是，加热器刚处于加热状态时，电池组未被允许充电的状态，但电池组所在支路中有较小电流通过。电池管理系统可以调整电池组加热需求功率以使电池组所在支路的电流减小，加热器的加热功率提高。

进一步的，电池管理系统可以调整电池组的加热需求功率，充电设备会根据电池组加热需求功率调整自身的输出功率，从而使电流传感器检测的电流大小发生改变，并且使加热器的加热功率升高。

当然，电池组处于慢充电状态时，电池管理系统判断出电池组的最低温度低于第一预设温度时，电池管理系统也可以断开充电设备与电池组之间的连接，即断开电池组所在支路与充电设备的连通状态，以使电池组处于只被加热的状态。

当电池组与充电设备处于连通状态时，电池组处于慢充电状态，若电池管理系统判断出电池组中温度最低的电池温度高于第一预设温度，则电池管理系统控制电池组进入充电状态，而不控制加热器进入加热状态。

当电池组与充电设备处于连通状态时电池组处于快充电状态，具体的，请参见图2，步骤S120包括：

步骤S121：电池管理系统控制加热器所在支路与充电设备连通。

若电池管理系统判定电池组中电池的最低温度低于第一预设温度，电池管理系统控制加热器所在支路与充电设备连通，以使加热器处于通电状态。从而加热器处于加热状态，以对电池组进行加热。

步骤S122：所述电池管理系统采集电流传感器检测的电池组的电流大小。

当开始加热器加热后，电池管理系统会实时的采集传感器检测的电池组的电流大小，即确定出电池组所在支路的电流的大小。

步骤S123：所述电池管理系统根据所述电流传感器检测的电流大小调整所述加热器的加热功率以使所述充电设备根据所述加热功率调整所述充电设备的输出功率。

电池管理系统可以根据电流传感器检测的电流大小调整电池组的加热需求功率，从而充电设备根据电池组的加热需求功率调整充电设备的输出功率。以使电池组所在支路的电流减小，加热器的加热功率增加。电池组所在支路的电流减小过程中，其减小速度按照预设速率减小。具体的，预设速率可以设定为1mA/100ms。从而电池组所在支路的电流大小减小到很小的值，例如低于100mA，以使充电设备的输出功率可以较好的转化为加热器的加热功率，使加热器的加热功率达到电池组的加热需求功率。

当电池组与充电设备处于连通状态时电池组处于快充电状态，若电池管理系统判断出电池组中温度最低的电池温度高于第一预设温度，且低于第二预设温度时，则电池管理系统仍然控制加热器处于加热状态以对电池组进行加热。

在步骤S123之后，还包括：当电池组中温度最低的电池温度高于第一预设温度且低于第二预设温度，控制电池组处于充电状态，加热器处于加热状态，电池管理系统根据电流传感器检测的电流大小调整加热器的加热功率以使加热器的加热功率增加且电池组处于充电状态。

电池组还有允许充电温度的参数。在开始加热后，电池组的温度会由低于第一预设温度即加热开启温度开始上升，然后逐渐上升到加热开启温度，上升到加热开启温度后，电池温度继续上升到允许充电温度，从而电池组达到可以充电的状态。需要解释的是，允许充电温度为电池管理系统允许电池组进行充电的温度标准，当电池组中最低电池温度达到允许充电温度，则电池管理系统允许电池组充电。电池管理系统会控制电池组处于充电状态。此时，加热器继续处于加热状态，并且电池组的最低温度没有达到第二预设温度。快充电状态时对应的第二预设温度为大电流充电温度。需要解释的是，当电池组中最低电池温度高于第二预设温度时，可以进行大电流充电，以使电池可以快速充电。电池组在最低电池温度高于允许充电温度但未高于大电流充电温度时的充电状态的充电电流没有达到大电流充电的状态，即电池组所在支路的电流没有达到大电流状态。

电池管理系统可以采集电流传感器检测的电流大小，再根据电流传感器检测的电流大小调整加热器的加热功率。具体的，当电池组中最低电池温度上升高于允许充电温度但低于第二预设温度时，电池管理系统根据采集的电流传感器检测的电流大小，增大电池组的加热需求功率，以使电池组所在支路的电流大小减小，但是电池组所在支路的电流大小在电池组处于充电状态的电流大小范围。从而保障在电池组在充电的同时进行加热，使电池组的蓄电量增加同时自身温度升高，并且实时调整电池组加热需求功率以使加热器的加热功率相对增加，达到快速加热目的。

步骤S130：所述电池管理系统判断所述电池组中电池之间的最大温度差值是否高于预设差值以及所述电池组中温度最低的电池温度是否高于第二预设温度。

电池组中，每个电池之间会有温度差，在对电池组进行加热的过程中，电池组的温度差值不能超过预设差值，超过预设差值后不能再继续加热，以避免电池组出现异常情况。

当电池组中的温度最低的电池温度高于第二预设温度时，电池组不再需要加热。电池组处于慢充电状态时对应的第二预设温度与第一预设温度相同。电池组处于快充电时对应的第二预设温度为大电流充电温度。

因此，电池管理系统需要判断电池组之间的最大温度差值是否高于预设差值，并且电池管理系统还需要判断电池组中温度最低的电池温度是否高于第二预设温度，并据此来判断是否继续加热。

步骤S140：若所述最大温度差值高于预设差值或者所述电池组中温度最低的电池温度高于第二预设温度，所述电池管理系统控制所述加热器处于关闭状态。

具体的，当电池组处于快充电状态时，若电池组中温度最低的电池温度高于大电流充电温度时，或者电池组中电池之间的最大温度差值高于预设差值时，电池管理系统控制加热器处于关闭状态。当电池组处于慢充电状态时，若电池组中温度最低的电池温度高于第一预设温度或者最大温度差值高于预设差值时，电池管理系统控制加热器处于关闭状态。

在步骤S140之后，请参见图3，还包括步骤S150：当电池组中电池之间的最大温度差值低于预设差值并且电池组中温度最低的电池温度低于第二预设温度，电池管理系统控制加热器处于加热状态以对电池组进行加热。

具体的，电池组处于慢充电状态时，若电池组中电池之间的最大温度差值低于预设差值，并且电池组中温度最低的电池温度低于第二预设温度，因此电池组的电池没有达到允许充电的温度，从而需要电池管理系统控制加热器处于加热状态以对电池组进行加热。

电池组处于快充电状态时，若电池组中电池之间的最大温度差值低于预设差值，并且电池组中温度最低的电池温度低于第二预设温度，即电池组中电池的温度没有达到大电流充电的温度。从而需要电池管理系统控制加热器处于加热状态以对电池组进行加热，以使电池组中温度最低的电池温度达到大电流充电的温度，使电池组处于大电流充电模式。

在电池组与充电设备连通后，电池管理系统实时采集电池组的实时温度，根据电池组所处充电状态来确定对应充电状态的第一预设温度、第二预设温度以及预设差值，将实时温度与第一预设温度、第二预设温度以及预设差值做比较来控制加热器加热，在加热过程中，电池管理系统通过调整加热需求功率来使加热功率升高，从而能较快加热。并且快充电状态时，电池组达到允许充电温度后，电池管理系统控制电池组处于充电且被加热的状态，并且实时调整加热需求功率，从而能达到大电流充电温度，实现快充电状态时的大电流充电。

第二实施例

本发明第二实施例提供了一种电池组加热系统，如图4所示，该电池组加热系统包括：电池管理系统、加热器、电池组、第一开关、第二开关以及电流传感器。其中：加热器与电池组并联，且用于与充电设备并联，第一开关以及电流传感器设置于电池组所在支路中，第二开关设置于加热器所在支路中。

在本发明实施例中，加热器用于加热电池组，电流传感器用于检测电池组所在支路的电流，电池管理系统用于控制加热器、电池组、第一开关、第二开关以及电流传感器。电池管理系统通过控制第一开关以及第二开关的断开和闭合来控制电池组所在支路的连通以及加热器所在支路的连通。

进一步的，电池组可以包括多个串联的电池。当然，电池组的具体电池数在本发明实施例中并不作为限定，也可为单个电池。

在本发明实施例中，加热器可以为加热PTC板。当然加热器的具体类型在本发明实施例中并不作为限定，也可以为其他加热器，例如红外加热器等。

综上所述，本发明实施例提供了一种电池组加热方法及系统，该电池组加热方法通过电池管理系统对电池组以及加热器进行控制，并且根据电池组的实时温度、预设温度以及预设差值来控制对电池组加热，从而使电池组能够达到相应的温度来进行充电。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二、另一等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种电池组加热方法，其特征在于，应用于电池组加热系统，所述电池组加热系统包括电池管理系统、加热器、电池组以及电流传感器，所述加热器与所述电池组并联，且用于与充电设备并联，所述电流传感器设置于所述电池组所在支路中，所述电池组加热方法包括：

电池管理系统控制电池组进入与充电设备的连通状态；

所述电池管理系统根据所述充电设备的类型判断所述电池组处于慢充电状态还是快充电状态；其中，在所述充电设备的类型为车载充电器时，所述电池组处于所述慢充电状态，在所述充电设备的类型为充电桩时，所述电池组处于所述快充电状态；

在所述电池组处于所述慢充电状态时，所述电池管理系统判断所述电池组中温度最低的电池温度是否低于第一预设温度；其中，所述第一预设温度为所述慢充电状态时所述电池组的加热开启温度；

若所述电池组中温度最低的电池温度低于第一预设温度，则所述电池管理系统控制加热器处于加热状态，同时断开所述电池组与所述充电设备之间的连接，以使所述电池组进行加热且不进行充电；

所述电池管理系统判断所述电池组中电池之间的最大温度差值是否高于预设差值以及所述电池组中温度最低的电池温度是否高于所述第一预设温度；

若所述最大温度差值高于预设差值或者所述电池组中温度最低的电池温度高于第一预设温度，所述电池管理系统控制所述加热器处于关闭状态并控制所述电池组与所述充电设备连接，以使所述电池组进行加热及充电；

在所述电池组处于所述快充电状态时，所述电池管理系统判断所述电池组中温度最低的电池温度是否低于第二预设温度；其中，所述第二预设温度为所述快充电状态时所述电池组的加热开启温度；

若所述电池组中温度最低的电池温度低于所述第二预设温度，则所述电池管理系统控制所述加热器处于加热状态，同时断开所述电池组与所述充电设备之间的连接，以使所述电池组进行加热且不进行充电；

当所述电池组中温度最低的电池温度高于所述第二预设温度，所述电池管理系统判断所述电池组中电池之间的最大温度差值是否高于所述预设差值以及所述电池组中温度最低的电池温度是否高于第三预设温度；其中，所述第三预设温度为所述快充电状态时所述电池组的大电流充电温度；

若所述最大温度差值高于所述预设差值或者所述电池组中温度最低的电池温度高于所述第三预设温度，所述电池管理系统控制所述加热器处于关闭状态并控制所述电池组与所述充电设备连接，以使所述电池组进行充电且不进行加热；

当所述电池组中电池之间的最大温度差值低于所述预设差值并且所述电池组中温度最低的电池温度低于所述第三预设温度，所述电池管理系统控制所述加热器处于加热状态并控制所述电池组与所述充电设备连接，以使所述电池组进行加热及充电。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述电池组处于所述快充电状态时，所述电池管理系统控制所述加热器处于加热状态包括：

所述电池管理系统控制加热器所在支路与所述充电设备连通；

所述电池管理系统采集电流传感器检测的电池组的电流大小；

所述电池管理系统根据所述电流传感器检测的电流大小调整所述加热器的加热功率以使所述充电设备根据所述加热功率调整所述充电设备的输出功率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电池管理系统根据所述电流传感器检测的电流大小调整所述加热器的加热功率之后，还包括：

当所述电池组中温度最低的电池温度高于所述第二预设温度且低于所述第三预设温度，控制所述电池组处于充电状态，所述加热器处于加热状态，所述电池管理系统根据电流传感器检测的电流大小调整所述加热器的加热功率以使加热器的加热功率增加且所述电池组处于充电状态。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电池管理系统根据所述电流传感器检测的电流大小调整所述加热器的加热功率包括：

所述电池管理系统根据所述电流传感器检测的电流大小调整电池组加热需求功率以使充电设备调整充电设备的输出功率，且所述电池组所在支路的电流按照预设速率减小，加热器的加热功率增加。

5.一种电池组加热系统，其特征在于，用于执行权利要求1-4任一项所述电池组加热方法；

所述电池组加热系统包括电池管理系统、加热器、电池组、第一开关、第二开关以及电流传感器，所述加热器与所述电池组并联，且用于与充电设备并联，所述第一开关以及所述电流传感器设置于所述电池组所在支路中，所述第二开关设置于所述加热器所在支路中，所述电池管理系统用于控制所述加热器、电池组、第一开关、第二开关以及电流传感器。

6.根据权利要求5所述的电池组加热系统，其特征在于，所述电池组包括多个串联的电池。

7.根据权利要求5所述的电池组加热系统，其特征在于，所述加热器为加热PTC板。