CN107919506A - 电动汽车电池温控系统、温控方法、电动汽车电池总成 - Google Patents

电动汽车电池温控系统、温控方法、电动汽车电池总成 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电动汽车电池温控系统、温控方法、电动汽车电池总成，所述电动汽车电池温控系统包括：加热器温度传感器，用于实时采集并向电池控制器发送加热器温度；电池温度传感器，用于实时采集并向所述电池控制器发送电池温度；电池控制器，用于接收所述加热器温度和所述电池温度，判断所述电池温度是否大于预设值，当所述电池温度大于预设值时，向充电机发送充电信号，当所述电池温度小于或等于预设值时，向所述充电机发送加热信号，根据所述加热器温度和所述电池温度查找占空比，根据所述占空比生成并将控制信号发送至加热器；加热器，用于接收并根据所述控制信号加热电池模块。本发明的电动汽车电池温控系统控制电池模块的加热，减少充电时间。

Description

电动汽车电池温控系统、温控方法、电动汽车电池总成
技术领域
本发明涉及汽车电池温控领域，尤其涉及电动汽车电池温控系统、温控方法、电动汽车电池总成。
背景技术
目前，电动汽车电池在低温条件下不能充电和放电，市面上的电池工作温度一般为-20℃到60℃，采用加热膜和PTC加热器加热电池，使电池温度达到可充放电的状态，目前加热手段为启动加热系统；当PTC加热器工作时，将电池最低温度加热到大于或等于5℃，电池控制器闭合加热控制组件，并发送“禁止输出”报文给充电机，关闭加热，进入充电模式。
目前采用加热膜和PTC加热器加热电池，加热策略如下：
进入充电模式，电池控制器检测当前电池温度，当电池温度＞0℃，进入充电模式，否则进入加热模式；
电池控制器控制加热控制组件闭合，待电池温度＞5℃时，停止即热，进入充电模式；
在加热过程中，电池控制器检测到PTC加热器温度达到70℃时，而电池最低温度＜5℃，电池控制器断开加热控制组件，并发送“禁止输出”报文给充电机，暂停加热；
待电池控制器检测加热器温度冷却到50℃时，电池最低温度还是＜5℃，闭合加热控制组件，继续加热直至电池最低温度≥5℃，当电池最低温度≥5℃时，电池控制器发送“禁止输出”报文给充电机，让充电机停止输出，然后断开加热控制组件，关闭加热，进入到充电模式。
以上加热策略主要存在如下缺点：
加热充电时间过长，降低用户满意度，当PTC加热器干烧温度达到70摄氏度，但是电池温度小于5摄氏度的时候，只能等加热器降低温度后再继续加热，而这个时候电池温度也在下降，导致充电时间无法有效控制。
因此，需要一种可智能控制电池加热以减少电池充电时间的电动汽车电池温控系统、温控方法、电动汽车电池总成。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种电动汽车电池温控系统，包括：连接于加热器上的加热器温度传感器，用于实时采集并向电池控制器发送加热器温度；连接于电池模块上的电池温度传感器，用于实时采集并向所述电池控制器发送电池温度；电池控制器，用于接收所述加热器温度和所述电池温度，判断所述电池温度是否大于预设值，当所述电池温度大于预设值时，向充电机发送充电信号，当所述电池温度小于或等于预设值时，向所述充电机发送加热信号，根据所述加热器温度和所述电池温度查找PWM占空比，根据所述PWM占空比生成对所述加热器的控制信号，并将所述控制信号发送至所述加热器；连接于电池模块上的加热器，用于接收所述电池控制器发送的控制信号，并根据所述控制信号执行对所述电池模块的加热。
所述电池控制器包括：温度对比模块，用于接收所述加热器温度，判断所述电池温度是否大于预设值，当所述电池温度大于预设值时，向充电机发送充电信号，当所述电池温度小于或等于预设值时，向所述充电机发送加热信号，并向占空比查找模块发送所述加热器温度；占空比查找模块，用于接收电池温度和所述加热器温度，根据所述加热器温度和所述电池温度查找PWM占空比，并将所述PWM占空比发送至计算模块；计算模块，用于接收所述PWM占空比，并根据所述PWM占空比计算并将所述加热器对所述电池模块的加热时间发送至所述加热器。
所述加热器包括：加热控制组件和电发热组件，所述电发热组件通过高压接插件电连接至充电机，所述电发热组件与所述加热控制组件电连接，所述加热控制组件和所述加热器温度传感器均通过低压插接件电连接至电池控制器。
所述加热器还包括：保护组件，所述保护组件通过高压接插件电连接至充电机，所述保护组件与所述加热控制组件电连接。
所述温度对比模块、所述占空比查找模块和所述计算模块依次电连接，所述温度对比模块与所述电池温度传感器和所述充电机电连接，所述占空比查找模块与所述加热器温度传感器电连接，所述计算模块与所述加热控制组件电连接。
所述电动汽车电池温控系统，还包括冷却装置，所述冷却装置与所述电池控制器连接，用于接收所述电池控制器发送的冷却信号，以对所述电池模块进行冷却。
根据本发明的另一方面，提供一种基于所述电动汽车电池温控系统实现的汽车电池温控方法，包括以下步骤：电池温度传感器实时采集并向所述电池控制器发送电池温度；所述电池控制器接收所述电池温度，判断所述电池温度是否大于预设值，当所述电池温度大于预设值时，向充电机发送充电信号，当所述电池温度小于或等于预设值时，向所述充电机发送加热信号；加热器温度传感器实时采集并向电池控制器发送加热器温度；所述电池控制器接收所述加热器温度，根据所述加热器温度和所述电池温度查找PWM占空比，根据所述PWM占空比生成对所述加热器的控制信号，并将所述控制信号发送至所述加热器；所述充电机接收所述充电信号，根据所述充电信号对电池进行充电；所述充电机接收所述加热信号，向所述加热器供电，所述加热器接收电池控制器发送的控制信号，并根据所述控制信号执行对所述电池模块的加热。
所述汽车电池温控方法还包括以下步骤：
冷却装置接收所述电池控制器发送的冷却信号，以对所述电池模块进行冷却。
根据本发明的又一方面，提供一种电动汽车电池总成，包括：所述电动汽车电池温控系统。
所述电动汽车电池总成还包括电池架，并排串联安装于所述电池架上的多个电池模块，在相邻两所述电池模块之间安装有电池导热片，多个所述电池导热片均连接所述加热器。
本发明的有益效果为：
1.本发明的电动汽车电池温控系统和温控方法通过电池控制器对比电池温度和加热器温度，可智能控制电池加热方式，减少电池充电时间，提高用户满意度。
2.本发明的电池导热片置于所述电池模块与所述电池架之间并与加热器连接，能够起到加热均匀且加热快的效果。
附图说明
图1为本发明的电动汽车电池温控系统的框图；
图2为本发明的电动汽车电池总成的立体爆炸图；
图3为本发明的电池模块、电池导热片与电池架之间的位置关系图；
图4为本发明的电动汽车电池总成的整体立体图；
图5为本发明的汽车电池温控方法的流程图，
在附图中，1-电池模块，2-电池导热片，3-加热器，4-电池控制器，5-柔性线路板，6-电池架。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明的电动汽车电池温控系统的框图，如图1所示，本发明提供的电动汽车电池温控系统，包括：连接于加热器上的加热器温度传感器，用于实时采集并向电池控制器发送加热器温度；连接于电池模块上的电池温度传感器，用于实时采集并向所述电池控制器发送电池温度；电池控制器4，用于接收所述加热器温度和所述电池温度，判断所述电池温度是否大于预设值，当所述电池温度大于预设值时，向充电机发送充电信号，当所述电池温度小于或等于预设值时，向所述充电机发送加热信号，根据所述加热器温度和所述电池温度查找PWM占空比，PWM占空比就是一个脉冲周期内高电平的所整个周期占的比例，根据所述PWM占空比生成对所述加热器的控制信号，并将所述控制信号发送至所述加热器；连接于电池模块上的加热器3，用于接收所述电池控制器发送的控制信号，并根据所述控制信号执行对所述电池模块的加热。
所述电池控制器可以为惠州市亿能电子有限公司的EV02电池管理系统。
所述充电机可以为北京佳崎科技发展有限公司的CL5430系列壁挂式交流冲电桩。
所述电池温度传感器为江苏索维尔新能源科技有限公司的电池极柱温度传感器。
所述预设值为0℃。
所述电池控制器包括：温度对比模块，用于接收所述加热器温度，判断所述电池温度是否大于预设值，当所述电池温度大于预设值时，向充电机发送充电信号，当所述电池温度小于或等于预设值时，向所述充电机发送加热信号，并向占空比查找模块发送所述加热器温度；占空比查找模块，用于接收电池温度和所述加热器温度，根据所述加热器温度和所述电池温度查找PWM占空比，并将所述PWM占空比发送至计算模块；计算模块，用于接收所述PWM占空比，并根据所述PWM占空比计算并将所述加热器对所述电池模块的加热时间发送至所述加热器。
所述占空比查找模块中预设有占空比查找表格，如表1所示。
所述温度对比模块、所述占空比查找模块和所述计算模块依次电连接，所述温度对比模块与所述电池温度传感器和所述充电机电连接，所述占空比查找模块与所述加热器温度传感器电连接，所述计算模块与所述加热控制组件电连接。例如，所述电池温度传感器和所述电池温度传感器分别通过报文将电池温度和加热器温度发送到CAN总线上，所述电池控制器从CAN总线上读到电池温度和加热器温度，查表得到一个占空比值X，所述电池控制器输出占空比为X的PWM波形来控制所述加热器，达到升高电池温度目的。
然而，所述加热器温度传感器、所述电池温度传感器和所述加热器的各模块可以通过红外、蓝牙、4G、WIFI和有线中任一方式分别与所述电池控制器连接。
所述加热器包括：加热控制组件和电发热组件，所述电发热组件通过高压接插件电连接至充电机，所述电发热组件与所述加热控制组件电连接，所述加热控制组件和所述加热器温度传感器均通过低压插接件电连接至电池控制器。所述加热器还包括：保护组件，所述保护组件通过高压接插件电连接至充电机，所述保护组件与所述加热控制组件电连接。具体地，电池控制器通过蓄电池提供12V电源，所述充电机正极连接到所述保护组件、所述加热控制组件、所述电发热组件，最后回到所述充电机负极，形成高压回路。
所述PTC加热器的外壳由铝合金制作。
所述保护组件可以为中贝能源公司的BS88PTC熔断器，所述加热控制组件可以为泰科的EV200加热控制组件，所述加热器温度传感器可以为江苏索维尔新能源科技有限公司的电池极柱温度传感器，所述电发热组件可以为盐城市瑞泰电热科技有限公司的RT-ESPTC发热源。
所述电动汽车电池温控系统还包括冷却装置，所述冷却装置与所述电池控制器连接，用于接收所述电池控制器发送的冷却信号，以对所述电池模块进行冷却。例如，所述冷却装置可以为风扇。
图2为本发明的电动汽车电池总成的立体爆炸图，图3为本发明的电池模块、电池导热片与电池架之间的位置关系图，图4为本发明的电动汽车电池总成的整体立体图，参见图2至图4，本发明提供的电动汽车电池总成，包括：所述电动汽车电池温控系统。所述电动汽车电池总成还包括电池架6，并排串联安装于所述电池架上的多个电池模块1，在相邻两所述电池模块之间安装有电池导热片2，多个所述电池导热片均连接所述加热器。所述电池模块通过所述电池架固定在所述电池导热片上，当所述电池模块温度降到0℃以下时，导致电池不能充电或放电，可以通过所述加热器加热所述电池导热片，以升高所述电池模块温度。柔性线路板5包括低压接插件和所述电池温度传感器，所述电池温度传感器通过所述低压插件与所述电池控制器电连接。所述电池导热片在所述电池模块与所述电池架之间并与加热器连接，能够起到加热均匀且加热快的效果。
本发明提供的电动汽车电池温控系统工作原理如下：
电动汽车充电时，电池模块加热电源由充电机提供，当充电插枪插入，车载充电机输出一路12V电源给电池控制器供电，电池控制器开始工作。当电池最低温度≤0℃时，电池控制器启动加热系统，并发送“加热请求”报文给充电机，加热方式是根据电池温度和加热器温度查表得到一个占空比值X，之后电池控制器输出占空比为X的PWM波形来控制加热控制组件的通断；当电池最低温度≥5℃时，电池控制器发送“禁止输出”报文给充电机，让充电机停止输出，然后断开加热控制组件，关闭加热；200ms后发送“充电请求”报文给充电机，进入充电流程。
图5为本发明的汽车电池温控方法的流程图，如图5所示，本发明提供的基于所述电动汽车电池温控系统实现的汽车电池温控方法，包括以下步骤：电池温度传感器实时采集并向所述电池控制器发送电池温度；所述电池控制器接收所述电池温度，判断所述电池温度是否大于预设值，当所述电池温度大于预设值时，向充电机发送充电信号，当所述电池温度小于或等于预设值时，向所述充电机发送加热信号；加热器温度传感器实时采集并向电池控制器发送加热器温度；所述电池控制器接收所述加热器温度，根据所述加热器温度和所述电池温度查找PWM占空比，根据所述PWM占空比生成对所述加热器的控制信号，并将所述控制信号发送至所述加热器；所述充电机接收所述充电信号，根据所述充电信号对电池进行充电；所述充电机接收所述加热信号，向所述加热器供电，所述加热器接收电池控制器发送的控制信号，并根据所述控制信号执行对所述电池模块的加热。
所述汽车电池温控方法，还包括以下步骤：风扇接收所述电池控制器发送的冷却信号，以对所述电池模块进行冷却。
根据所述加热器温度和所述电池温度查找PWM占空比的过程具体如下：电池控制器将电池温度传感器和温度传感器传来的信号与预先设定好的温度表进行分析比较，根据比较的结果做出断开或者闭合加热控制组件；查询表格的数值确定所遵循的原则：当电池温度越低时，占空比数值越高；当加热器温度越高时，占空比数值越低；预先设定好的温度表为下表1。
表1
具体地，当占空比为1时，加热控制组件完全闭合，当占空比为0时，加热控制组件完全断开，当占空比为0～1之间的数值时，加热控制组件的闭合时间由占空比与加热周期相乘得到，例如假设占空比为0.2，则在一个加热周期时间T内，加热控制组件的闭合时间为0.2T，断开时间为0.8T；当充电机或者电发热组件出现温度异常的状态时，电池控制器通过加热控制组件切断高压电流，保护用电器。
所述汽车电池温控方法还包括以下步骤：冷却装置接收所述电池控制器发送的冷却信号，以对所述电池模块进行冷却。
本发明的电动汽车电池温控系统和温控方法通过电池控制器对比电池温度和PTC加热器温度，可智能控制电池加热方式，减少电池充电时间，提高用户满意度。
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。

Claims (10)

1.一种电动汽车电池温控系统，其特征在于，包括：
连接于加热器上的加热器温度传感器，用于实时采集并向电池控制器发送加热器温度；
连接于电池模块上的电池温度传感器，用于实时采集并向所述电池控制器发送电池温度；
电池控制器，用于接收所述加热器温度和所述电池温度，判断所述电池温度是否大于预设值，当所述电池温度大于预设值时，向充电机发送充电信号，当所述电池温度小于或等于预设值时，向所述充电机发送加热信号，根据所述加热器温度和所述电池温度查找PWM占空比，根据所述PWM占空比生成对所述加热器的控制信号，并将所述控制信号发送至所述加热器；
连接于电池模块上的加热器，用于接收所述电池控制器发送的控制信号，并根据所述控制信号执行对所述电池模块的加热。
2.根据权利要求1所述电动汽车电池温控系统，其特征在于，所述电池控制器包括：
温度对比模块，用于接收所述加热器温度，判断所述电池温度是否大于预设值，当所述电池温度大于预设值时，向充电机发送充电信号，当所述电池温度小于或等于预设值时，向所述充电机发送加热信号，并向占空比查找模块发送所述加热器温度；
占空比查找模块，用于接收电池温度和所述加热器温度，根据所述加热器温度和所述电池温度查找PWM占空比，并将所述PWM占空比发送至计算模块；
计算模块，用于接收所述PWM占空比，并根据所述PWM占空比计算并将所述加热器对所述电池模块的加热时间发送至所述加热器。
3.根据权利要求2所述电动汽车电池温控系统，其特征在于，所述加热器包括：加热控制组件和电发热组件，
所述电发热组件通过高压接插件电连接至充电机，所述电发热组件与所述加热控制组件电连接，所述加热控制组件和所述加热器温度传感器均通过低压插接件电连接至电池控制器。
4.根据权利要求3所述电动汽车电池温控系统，其特征在于，所述加热器还包括：保护组件，所述保护组件通过高压接插件电连接至充电机，所述保护组件与所述加热控制组件电连接。
5.根据权利要求4所述电动汽车电池温控系统，其特征在于，所述温度对比模块、所述占空比查找模块和所述计算模块依次电连接，所述温度对比模块与所述电池温度传感器和所述充电机电连接，所述占空比查找模块与所述加热器温度传感器电连接，所述计算模块与所述加热控制组件电连接。
6.根据权利要求1所述电动汽车电池温控系统，其特征在于，还包括冷却装置，所述冷却装置与所述电池控制器连接，用于接收所述电池控制器发送的冷却信号，以对所述电池模块进行冷却。
7.一种基于权利要求1所述电动汽车电池温控系统实现的汽车电池温控方法，其特征在于，包括以下步骤：
电池温度传感器实时采集并向所述电池控制器发送电池温度；
所述电池控制器接收所述电池温度，判断所述电池温度是否大于预设值，当所述电池温度大于预设值时，向充电机发送充电信号，当所述电池温度小于或等于预设值时，向所述充电机发送加热信号；
加热器温度传感器实时采集并向电池控制器发送加热器温度；
所述电池控制器接收所述加热器温度，根据所述加热器温度和所述电池温度查找PWM占空比，根据所述PWM占空比生成对所述加热器的控制信号，并将所述控制信号发送至所述加热器；
所述充电机接收所述充电信号，根据所述充电信号对电池进行充电；
所述充电机接收所述加热信号，向所述加热器供电，所述加热器接收电池控制器发送的控制信号，并根据所述控制信号执行对所述电池模块的加热。
8.根据权利要求7所述汽车电池温控方法，其特征在于，还包括以下步骤：
冷却装置接收所述电池控制器发送的冷却信号，以对所述电池模块进行冷却。
9.一种电动汽车电池总成，其特征在于，包括：如权利要求1-6任一项所述的电动汽车电池温控系统。
10.根据权利要求9所述电动汽车电池总成，其特征在于，还包括电池架，并排串联安装于所述电池架上的多个电池模块，在相邻两所述电池模块之间安装有电池导热片，多个所述电池导热片均连接所述加热器。
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