CN109103549A - 一种电动汽车电池包加热系统及其加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动汽车电池包加热系统及其加热方法，系统包括：与电动汽车的电池包连通的电池包回路、与电动汽车的驱动电机外壳的电机冷却水道连通的驱动电机回路、控制器、以及第一温度传感器，其中：电池包回路包括第二加热器、与电池包连通的第一加热器、以及控制电池包与第二加热器连通或旁通的第一开关；驱动电机回路通过第二开关与电池包回路连通或断开；控制器的输出端分别与第一开关、第二开关、第一加热器、第二加热器通信连接，第一温度传感器设置在电池包出口，且第一温度传感器与控制器的输入端通信连接。本发明利用多种加热元件，并引入动力电机热量回收技术，使电池包在各种低温工况下都能持续高效地工作，同时还能降低能量消耗。

Description

一种电动汽车电池包加热系统及其加热方法

技术领域

本发明涉及电动汽车电池包相关技术领域，特别是一种电动汽车电池包加热系统及其加热方法。

背景技术

新能源汽车行业正处于快速发展的阶段，电池作为新能源汽车的动力来源，为驱动电机持续提供电能。电池包低温环境下充放电效率低、电池包寿命短等问题严重制约着新能源汽车的发展。

为了使电池包在低温环境下仍然能够高效的充放电，电池包热管理技术逐渐被广泛采用。目前，新能源汽车普遍采用单一加热元件对电池包进行加热，根本不能满足新能源汽车在各种低温工况下的使用，并且能量消耗率高，影响新能源汽车续航里程。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术存在不能满足新能源汽车在各种低温工况下使用的技术问题，提供一种电动汽车电池包加热系统及其加热方法。

本发明公开一种电动汽车电池包加热系统，包括：与电动汽车的电池包连通的电池包回路、与电动汽车的驱动电机外壳的电机冷却水道连通的驱动电机回路、控制器、以及第一温度传感器，其中：

所述电池包回路包括第二加热器、与所述电池包连通的第一加热器、以及控制所述电池包与所述第二加热器连通或旁通的第一开关；

所述驱动电机回路通过第二开关与所述电池包回路连通或断开；

所述控制器的输出端分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第一加热器、所述第二加热器通信连接，所述第一温度传感器设置在所述电池包出口，且所述第一温度传感器与所述控制器的输入端通信连接。

进一步的，所述电池包回路还包括：与所述电池包连通的第一水泵、以及热交换器，所述第一水泵的输入端与所述电池包连通，所述第一水泵的输出端与所述热交换器的二次侧进液口连通，所述热交换器的二次侧出液口与所述第一加热器连通，且所述驱动电机回路通过第二开关与所述热交换器的一次侧进液口连通或断开。

更进一步的，所述第二开关为第二电磁三通阀，所述第二电磁三通阀的进液口与所述电机冷却水道连通，所述第二电磁三通阀的一出液口与所述热交换器的一次侧进液口连通，另一出液口与所述电机冷却水道连通。

再进一步的，所述驱动电机回路包括散热器、以及第二水泵，所述第二电磁三通阀的一出液口与所述热交换器的一次侧进液口连通，另一出液口与散热器的进液口连通，所述散热器的出液口与所述第二水泵的进液口连通，所述第二水泵的出液口与所述电机冷却水道连通，所述热交换器的一次侧出液口与所述第二水泵的进液口连通。

再进一步的，还包括设置在所述驱动电机出口的第二温度传感器，且所述第二温度传感器与所述控制器的输入端通信连接。

更进一步的，所述第一开关为第一电磁三通阀，所述第一加热器的出液口与所述第一电磁三通阀的进液口连通，所述第一电磁三通阀的一出液口通过所述第二加热器与所述电池包连通，所述第一电磁三通阀的另一出液口通过旁通支路与所述电池包连通。

再进一步的，所述第一加热器为电加热器，所述第二加热器为燃油加热器，或者；

所述第一加热器为燃油加热器，所述第二加热器为电加热器。

本发明提供一种如前所述的电动汽车电池包加热系统的加热方法，包括：

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第一温度时，驱动第一开关控制所述电池包连通所述第二加热器，控制第一加热器停止工作，控制第二加热器工作；

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度大于第一温度且小于第二温度时，驱动第一开关控制所述电池包旁通所述第二加热器，控制第二加热器停止工作，控制第一加热器工作；

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第三温度时，驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路连通，所述第三温度大于或等于所述第二温度；

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度大于第三温度时，驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路断开，控制第一加热器停止工作，控制第二加热器停止工作。

进一步的，所述电动汽车电池包加热系统还包括设置在所述驱动电机出口的第二温度传感器，所述当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第三温度时，驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路连通，所述第三温度大于或等于所述第二温度，具体包括：

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第三温度时，且接收到第二温度传感器的监测温度在预设温度范围之内，则驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路连通；

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第三温度时，且接收到第二温度传感器的监测温度在预设温度范围之外，则驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路断开。

更进一步的，所述第一温度为-11℃，所述第二温度为6℃，所述第三温度为15℃，所述温度范围为25℃～60℃。

本发明利用多种加热元件，并引入动力电机热量回收技术，使电池包在各种低温工况下都能持续高效地工作，同时还能降低能量消耗。

附图说明

图1为一种电动汽车电池包加热系统的系统示意图；

图2为本发明一种如前所述的电动汽车电池包加热系统的加热方法的工作流程图；

图3为本发明一实施例的驱动电机热回收加热方式满足条件示意图；

图4为本发明一实施例的驱动电机热回收加热方式不满足条件示意图；

图5为本发明一实施例燃油加热器加热方式示意图；

图6为本发明一实施例电加热器加热方式示意图；

图7为本发明一实施例停止加热方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示为一种电动汽车电池包加热系统的系统示意图，包括：与电动汽车的电池包5连通的电池包回路1、与电动汽车的驱动电机6外壳的电机冷却水道连通的驱动电机回路2、控制器3、以及第一温度传感器4，其中：

所述电池包回路1包括第二加热器13、与所述电池包连通的第一加热器12、以及控制所述电池包5与所述第二加热器13连通或旁通的第一开关11；

所述驱动电机回路2通过第二开关21与所述电池包回路1连通或断开；

所述控制器3的输出端分别与所述第一开关11、所述第二开关21、所述第一加热器12、所述第二加热器13通信连接，所述第一温度传感器4设置在所述电池包5出口，且所述第一温度传感器4与所述控制器3的输入端通信连接。

具体来说，控制器3根据第一温度传感器4的监测温度，驱动第一开关11将第二加热器13与电池包5连通或旁通，或者驱动第二开关21将驱动电机回路2与所述电池包回路1连通或断开，从而根据电池包的温度，控制不同的加热元件、或者动力电机热量加入电池包回路中，从而使电池包在各种低温工况下都能持续高效地工作，同时还能降低能量消耗。其中，控制器3优选为整车控制器。

在其中一个实施例中，所述电池包回路1还包括：与所述电池包5连通的第一水泵14、以及热交换器15，所述第一水泵14的输入端与所述电池包5连通，所述第一水泵14的输出端与所述热交换器15的二次侧进液口连通，所述热交换器15的二次侧出液口与所述第一加热器12连通，且所述驱动电机回路2通过第二开关21与所述热交换器15的一次侧进液口连通或断开。

本实施例使用热交换器15进行热传递交换，从而将驱动电机回路2中驱动电机多余的热量传递到电池包回路中。

在其中一个实施例中，所述第二开关21为第二电磁三通阀，所述第二电磁三通阀的进液口与所述电机冷却水道连通，所述第二电磁三通阀的一出液口与所述热交换器15的一次侧进液口连通，另一出液口与所述电机冷却水道连通。

本实施例采用电磁三通阀实现第二开关21的功能。具体来说，通过驱动第二电磁三通阀开启不同的档位，使得驱动电机与热交换器15的一次侧进液口连通，向电池包回路传递热量，或者使得驱动电机与热交换器15的一次侧进液口断开，停止向电池包回路传递热量。

在其中一个实施例中，所述驱动电机回路包括散热器22、以及第二水泵23，所述第二电磁三通阀的一出液口与所述热交换器15的一次侧进液口连通，另一出液口与散热器22的进液口连通，所述散热器22的出液口与所述第二水泵23的进液口连通，所述第二水泵23的出液口与所述电机冷却水道连通，所述热交换器15的一次侧出液口与所述第二水泵23的进液口连通。

具体来说，当第二电磁三通阀处于第一档位时，热交换器15的一次侧进入驱动电机回路，从而将驱动电机回路的热量传递到电池包回路。而当第二处于第二档位时，热交换器15的一次侧不参与驱动电机回路的循环，驱动电机回路通过散热器、水泵与驱动电机进行自循环，从而停止驱动电机回路向电池包回路传递热量。

在其中一个实施例中，还包括设置在所述驱动电机出口的第二温度传感器7，且所述第二温度传感器7与所述控制器3的输入端通信连接。

本实施例通过第二温度传感器7监测驱动电机的出口温度，从而在驱动电机出口温度较高时，可以将驱动电机的多余热量传递给电池包回路。

在其中一个实施例中，所述第一开关11为第一电磁三通阀，所述第一加热器12的出液口与所述第一电磁三通阀的进液口连通，所述第一电磁三通阀的一出液口通过所述第二加热器13与所述电池包5连通，所述第一电磁三通阀的另一出液口通过旁通支路16与所述电池包5连通。

本实施例通过旁通支路16控制电池包5旁通或连通第二加热器13。

在其中一个实施例中，所述第一加热器为电加热器，所述第二加热器为燃油加热器，或者；

所述第一加热器为燃油加热器，所述第二加热器为电加热器。

如图2所示为本发明一种如前所述的电动汽车电池包加热系统的加热方法的工作流程图，包括：

步骤S201，当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第一温度时，驱动第一开关控制所述电池包连通所述第二加热器，控制第一加热器停止工作，控制第二加热器工作；

步骤S202，当控制器接收到第一温度传感器的监测温度大于第一温度且小于第二温度时，驱动第一开关控制所述电池包旁通所述第二加热器，控制第二加热器停止工作，控制第一加热器工作；

步骤S203，当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第三温度时，驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路连通，所述第三温度大于或等于所述第二温度；

步骤S204，当控制器接收到第一温度传感器的监测温度大于第三温度时，驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路断开，控制第一加热器停止工作，控制第二加热器停止工作。

本实施例根据电池包的温度，控制不同的加热元件、或者动力电机热量加入电池包回路中，从而使电池包在各种低温工况下都能持续高效地工作，同时还能降低能量消耗。

在其中一个实施例中，所述电动汽车电池包加热系统还包括设置在所述驱动电机出口的第二温度传感器，所述当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第三温度时，驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路连通，所述第三温度大于或等于所述第二温度，具体包括：

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第三温度时，且接收到第二温度传感器的监测温度在预设温度范围之内，则驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路连通；

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第三温度时，且接收到第二温度传感器的监测温度在预设温度范围之外，则驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路断开。

本实施例根据电池包以及驱动电机的温度，控制驱动电机回路与电池包回路的通断。

在其中一个实施例中，所述第一温度为-11℃，所述第二温度为6℃，所述第三温度为15℃，所述温度范围为25℃～60℃。

具体来说，温度的选择是根据电池包正常工作温度范围来定的，电池包正常工作温度范围要求大于15℃。因此，通过整车标定，确定当电池包工作温度在以下几个区间时(T≤-11℃、-11℃＜T＜6℃、6℃≤T＜15℃)，分别采用不同的电池包加热方式。

温度范围25℃～60℃是对驱动电机出水温度的要求，选择理由如下：当驱动电机的出水温度≥25℃时，此时从电机出来的防冻液具有足够的热量传递给电池包，从而加热电池包；而当驱动电机的出水温度＞60℃时，就会影响驱动电机的工作，此时需要对驱动电机进行散热，因此，需要防冻液经过电磁三通阀进入到散热器22中散热，而不经过热交换器15以加热电池包。

作为本发明最佳实施例，一种电动汽车电池包加热系统，包括：与电动汽车的电池包5连通的电池包回路1、与电动汽车的驱动电机6外壳的电机冷却水道连通的驱动电机回路2、整车控制器3、设置在所述电池包5出口的第一温度传感器4、设置在所述驱动电机出口的第二温度传感器7，其中：

所述电池包回路1包括燃油加热器13、与所述电池包连通的电加热器12、控制所述电池包5与所述燃油加热器13连通或旁通的第一电磁三通阀11、与所述电池包5连通的第一水泵14、以及热交换器15，所述第一水泵14的输入端与所述电池包5连通，所述第一水泵14的输出端与所述热交换器15的二次侧进液口连通，所述热交换器15的二次侧出液口与所述电加热器12连通，所述电加热器12的出液口与所述第一电磁三通阀11的进液口连通，所述第一电磁三通阀11的一出液口通过所述燃油加热器13与所述电池包5连通，所述第一电磁三通阀11的另一出液口通过旁通支路16与所述电池包5连通；

所述驱动电机回路2通过第二电磁三通阀21与所述热交换器15的一次侧进液口连通或断开；

所述驱动电机回路包括散热器22、以及第二水泵23，第二电磁三通阀21的进液口与所述电机冷却水道连通，所述第二电磁三通阀21的一出液口与所述热交换器15的一次侧进液口连通，另一出液口与散热器22的进液口连通，所述散热器22的出液口与所述第二水泵23的进液口连通，所述第二水泵23的出液口与所述电机冷却水道连通，所述热交换器15的一次侧出液口与所述第二水泵23的进液口连通；

所述整车控制器3的输出端分别与所述第一电磁三通阀11、所述第二电磁三通阀21、所述电加热器12、所述燃油加热器13通信连接，所述第一温度传感器4、所述第二温度传感器7与所述整车控制器3的输入端分别通信连接。

整车控制器3接收温度传感器信号，并对各执行器输出控制信号：

1、驱动电机热回收加热方式：第一温度传感器4监测到电池包出口水温≤15℃，并且第二温度传感器7监测到驱动电机出口水温范围在25℃～60℃时，整车控制器即向该回路的各执行器输出控制信号。

此时如图3所示，第二电磁三通阀21开启2档，热交换器15参与循环，将驱动电机回路多余的热量传递到电池包回路，从而达到加热电池包的目的。当温度传感器监测到的水温不满足以上要求时，如图4所示，第二电磁三通阀21则开启1档，热交换器15不参与循环。

2、燃油加热器加热方式：第一温度传感器4监测到水温≤-11℃时，整车控制器向各执行器输出控制信号。此时，如图5所示，第一电磁三通阀11开启档位2，燃油加热器13工作并参与循环，电加热器12不工作。

3、电加热器加热方式：第一温度传感器4监测到水温范围在-11℃～6℃时，整车控制器向各执行器输出控制信号。此时，如图6所示，第一电磁三通阀11开启档位1，电加热器12工作，燃油加热器13不工作且不参与循环。

4、停止加热方式：当温度传感器1监测到电池包出水温度＞15℃时，此时电池包不需要加热，整车控制器向各执行器输出控制信号。如图7所示，第一电磁三通阀11开启1档，第一水泵14、燃油加热器13和电加热器12都不工作。

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本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 (10)

1.一种电动汽车电池包加热系统，其特征在于，包括：与电动汽车的电池包连通的电池包回路、与电动汽车的驱动电机外壳的电机冷却水道连通的驱动电机回路、控制器、以及第一温度传感器，其中：

所述电池包回路包括第二加热器、与所述电池包连通的第一加热器、以及控制所述电池包与所述第二加热器连通或旁通的第一开关；

所述驱动电机回路通过第二开关与所述电池包回路连通或断开；

所述控制器的输出端分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第一加热器、所述第二加热器通信连接，所述第一温度传感器设置在所述电池包出口，且所述第一温度传感器与所述控制器的输入端通信连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电池包加热系统，其特征在于，所述电池包回路还包括：与所述电池包连通的第一水泵、以及热交换器，所述第一水泵的输入端与所述电池包连通，所述第一水泵的输出端与所述热交换器的二次侧进液口连通，所述热交换器的二次侧出液口与所述第一加热器连通，且所述驱动电机回路通过第二开关与所述热交换器的一次侧进液口连通或断开。

3.根据权利要求2所述的电动汽车电池包加热系统，其特征在于，所述第二开关为第二电磁三通阀，所述第二电磁三通阀的进液口与所述电机冷却水道连通，所述第二电磁三通阀的一出液口与所述热交换器的一次侧进液口连通，另一出液口与所述电机冷却水道连通。

4.根据权利要求3所述的电动汽车电池包加热系统，其特征在于，所述驱动电机回路包括散热器、以及第二水泵，所述第二电磁三通阀的一出液口与所述热交换器的一次侧进液口连通，另一出液口与散热器的进液口连通，所述散热器的出液口与所述第二水泵的进液口连通，所述第二水泵的出液口与所述电机冷却水道连通，所述热交换器的一次侧出液口与所述第二水泵的进液口连通。

5.根据权利要求3所述的电动汽车电池包加热系统，其特征在于，还包括设置在所述驱动电机出口的第二温度传感器，且所述第二温度传感器与所述控制器的输入端通信连接。

6.根据权利要求2所述的电动汽车电池包加热系统，其特征在于，所述第一开关为第一电磁三通阀，所述第一加热器的出液口与所述第一电磁三通阀的进液口连通，所述第一电磁三通阀的一出液口通过所述第二加热器与所述电池包连通，所述第一电磁三通阀的另一出液口通过旁通支路与所述电池包连通。

7.根据权利要求1～6任一项所述的电动汽车电池包加热系统，其特征在于，所述第一加热器为电加热器，所述第二加热器为燃油加热器，或者；

所述第一加热器为燃油加热器，所述第二加热器为电加热器。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的电动汽车电池包加热系统的加热方法，其特征在于，包括：

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第一温度时，驱动第一开关控制所述电池包连通所述第二加热器，控制第一加热器停止工作，控制第二加热器工作；

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度大于第一温度且小于第二温度时，驱动第一开关控制所述电池包旁通所述第二加热器，控制第二加热器停止工作，控制第一加热器工作；

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第三温度时，驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路连通，所述第三温度大于或等于所述第二温度；

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度大于第三温度时，驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路断开，控制第一加热器停止工作，控制第二加热器停止工作。

9.根据权利要求8所述的加热方法，其特征在于，所述电动汽车电池包加热系统还包括设置在所述驱动电机出口的第二温度传感器，所述当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第三温度时，驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路连通，所述第三温度大于或等于所述第二温度，具体包括：

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第三温度时，且接收到第二温度传感器的监测温度在预设温度范围之内，则驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路连通；

当控制器接收到第一温度传感器的监测温度小于或等于第三温度时，且接收到第二温度传感器的监测温度在预设温度范围之外，则驱动所述第二开关控制所述驱动电机回路与所述电池包回路断开。

10.根据权利要求9所述的加热方法，其特征在于，所述第一温度为-11℃，所述第二温度为6℃，所述第三温度为15℃，所述温度范围为25℃～60℃。