CN110137628B - 一种动力电池自加热系统及其加热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及动力电池充电技术领域，提供了一种动力电池自加热系统及加热方法，该系统包括：第一电池组和第二电池组；第一电池组的输出端通过DC/DC变换器一与第二电池组的输入端连接，第二电池组的输出端通过DC/DC变换器二与第一电池组的输入端连接；继电器，串接于第一电池组与第二电池组之间；至少一个温度传感器一，设于第一电池组的各温度采样点上；至少一个温度传感器二，设于第二电池组的各温度采样点上；与DC/DC变换器一、DC/DC变换器二、温度传感器一、温度传感器二及继电器通讯连接的电池管理系统BMS。依靠电池的分组互充，通过电池内阻产生的焦耳热对电池进行加热，电池释放的能量几乎完全用来给电池进行加热，加热效率高且加热较为均匀。

Description

一种动力电池自加热系统及其加热方法
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，提供了一种动力电池自加热系统及其加热方法。
背景技术
汽车是人类的重要的交通工具之一，随着时代的进步，汽车在中国的人均保有量持续增加，并已走进千家万户。采用动力电池驱动汽车行驶的电动汽车，以其环保的特性，越来越受到大家的欢迎。
动力电池是电动汽车的核心部件，但是动力电池对温度较为敏感，低温会影响电池的放电性能。为了使动力电池更好的放电，延长动力电池的使用寿命，低温情况下，在电动汽车行驶的过程中，需要对动力电池进行加热。
动力电池加热的传统方式一般为采用固定功率的加热装置对动力电池持续加热，当加热到一定温度或者加热一段时间之后停止加热。由于动力电池的体积较大，加热的过程中并没有使热量均匀地分布到个各动力电池，导致动力电池的热量分布十分不均匀，无法保证动力电池的使用寿命。
发明内容
本发明提供了一种动力电池自加热系统，通过动力电池的内阻产生的焦耳热对动力电池进行加热，使得热量的分布相对均匀。
为了实现上述目的，一种动力电池自加热系统，所述系统包括：
第一电池组和第二电池组；
第一电池组的输出端通过DC/DC变换器一与第二电池组的输入端连接，
第二电池组的输出端通过DC/DC变换器二与第一电池组的输入端连接；
继电器，串接于第一电池组与第二电池组之间；
至少一个温度传感器一，设于第一电池组的各温度采样点上；
至少一个温度传感器二，设于第二电池组的各温度采样点上；
与DC/DC变换器一、DC/DC变换器二、温度传感器一、温度传感器二及继电器通讯连接的电池管理系统BMS。
进一步的，所述系统还包括：
电流传感器，串接于第一电池组与第二电池组之间，且与电池管理系统BMS通讯连接。
为了实现上述目的，一种动力电池自加热方法，所述方法包括如下步骤：
S1、电池管理系统BMS周期性的接收温度传感器一、温度传感器二发送的各温度采样点的温度值；
S2、电池管理系统BMS检测当前温度是否满足继电器的闭合条件，若检测结果为是，则控制继电器闭合；
S3、电池管理系统BMS控制DC/DC变换器一将第一电池组的输出电压转换为第二电池组的充电电压，控制DC/DC变换器二将第二电池组的输出电压转换成第一电池组的充电电压。
进一步的，所述继电器的闭合条件具体如下：
条件1.所有温度采样点中的最低温度值小于温度阈值；
条件2.所有温度采样点中的最高温度值与最低温度值的差值小于差值预设值；
若同时满足条件1及条件2，即满足继电器的闭合条件。
进一步的，在步骤S3之后还包括：
S4、检测动力电池当前温度是否满足继电器的断开条件，若检测结果为是，则控制继电器断开。
进一步的，继电器的断开条件具体如下：
所有温度采样点中的最低温度值位于设定的温度区间。
进一步的，在继电器闭合之后，电流传感器周期性的向电池管理系统发送电流检测值，电池管理系统判断电流检测值是否大于最大许可电流，若检测结果为是，则控制继电器断开。
本发明提供的动力电池自加热系统及方法具有如下有益效果：
1.依靠电池的分组互充，通过电池内阻产生的焦耳热对电池进行加热，电池释放的能量几乎完全用来给电池进行加热，加热效率高；
2.由于依靠电池自身内阻产生的焦耳热进行加热，可以较为均匀的加热动力电池，从而实现电池组内温差的最小化；
3.于分组互充采取的是脉冲电流，互相充电，电压低的单体电池能在互充过程获得更多的电能，电压高的单体电池获得较少的电能，所以加热后的电池压差小，电池间一致性好；
4.整个加热系统通过整车上的电池管理系统BMS来控制，不用增加额外控制器，成本相对较低。
附图说明
图1为本发明实施例提供的动力电池自加热系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的动力电池自加热方法流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的动力电池自加热系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。
该系统包括：
第一电池组和第二电池组，第一电池组与第二电池组串接组成动力电池的电池包，第一电池组及第二电池组均由若干电池模组串联和/或并联组成，本发明中的电池包为可充放电式的，例如锂离子电池、镍氢电池、镍铬电池、镍锌电池；
第一电池组的输出端通过DC/DC变换器一与第二电池组的输入端连接，DC/DC变换器一将第一电池组的输出电压转换成第二电池组的充电电压；
第二电池组的输出端通过DC/DC变换器二与第一电池组的输入端连接，DC/DC变换器二用于将第二电池组的输出电压转换成第一电池组的充电电压；
继电器，串接于第一电池组与第二电池组之间，
至少一个温度传感器一，设于第一电池组上的各温度采样点，检测第一电池组上各温度采样点的温度值；
至少一个温度传感器二，设于第二电池组上的各温度采样点，检测第二电池组上各温度采样点的温度值；
与DC/DC变换器一、DC/DC变换器二、温度传感器一、温度传感器二及继电器通讯连接的电池管理系统BMS；
电池管理系统BMS周期性的接收温度传感器一及温度传感器二发送的温度值，当采样点的温度值过低时，电池管理系统BMS控制继电器的闭合，第一电池组及第二电池组所在的电池回路形成脉冲电流，并作用在第一电池组及第二电池在的电池内阻上，电池内阻在低温的时较大，利用电池自身脉冲互充产生的焦耳热对第一电池组及第二电池组进行自加热。
在本发明实施例中，该系统还包括：
电流传感器，串接于第一电池组与第二电池组之间，且与电池管理系统BMS通讯连接。
在电池温度升高过程中，电池内阻将随之降低，这时第一电池组及第二电池组所在电路的电流将迅速增大。为了避免大电流对第一电池组及第二电池组的影响，电池管理系统BMS通过电流传感器获取回路电流信号，并将其与最大许可电流进行比对。根据实际许可电流请求安全合理的脉冲电流从而使整个回路在低于电池最大许可电流的情况下运行。
图2为本发明实施例提供的动力电池自加热方法流程图，该方法具体包括如下步骤：
S1、电池管理系统BMS周期性的接收温度传感器一、温度传感器二发送的各温度检测点的温度值；
S2、电池管理系统BMS检测当前温度是否满足继电器的闭合条件，若检测结果为是，则控制继电器闭合；
在本发明实施例中，继电器的闭合必须同时满足条件1及条件2，条件1及条件2具体如下：
条件1.所有温度采样点中的最低温度值小于温度阈值，在本发明实施例中，若为快充，温度阈值一般设为15℃，若为慢充，温度阈值一般设为0℃；
条件2.所有温度采样点中的最高温度值与最低温度值的差值小于差值预设值，差值预设值一般设为10℃。
由上可知，继电器仅在低温条件下，且电池温度一致性较好的条件下才会控制继电器闭合，在电池一致性较好的情况下，才启动自加热功能，有利于延长动力电池的使用寿命。
S3、电池管理系统BMS控制DC/DC变换器一将第一电池组的输出电压转换为第二电池组的充电电压，控制DC/DC变换器二将第二电池组的输出电压转换成第一电池组的充电电压；
在本发明实施例中，在步骤S3之后还包括：
S4、检测动力电池当前温度是否满足继电器的断开条件，若检测结果为是，则控制继电器断开；
在本发明实施例中，继电器的断开条件是：所有温度采样点中的最低温度值位于设定的温度区间，快充为15℃以上的温度区间，慢充为0℃以上的温度区间。
在本发明实施例中，在继电器闭合之后，电流传感器周期性的向电池管理系统发送电流检测值，电池管理系统判断电流检测值是否大于最大许可电流，若检测结果为是，则控制继电器断开。
本发明提供的动力电池自加热系统及方法具有如下有益效果：
1.依靠电池的分组互充，通过电池内阻产生的焦耳热对电池进行加热，电池释放的能量几乎完全用来给电池进行加热，加热效率高；
2.由于依靠电池自身内阻产生的焦耳热进行加热，可以较为均匀的加热动力电池，从而实现电池组内温差的最小化；
3.由于分组互充采取的是脉冲电流，互相充电，电压低的单体电池能在互充过程获得更多的电能，电压高的单体电池获得较少的电能，所以加热后的电池压差小，电池间一致性好；
4.整个加热系统通过整车上的电池管理系统BMS来控制，不用增加额外控制器，成本相对较低。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种动力电池自加热方法，其特征在于，动力电池自加热系统包括：
第一电池组和第二电池组；第一电池组的输出端通过DC/DC变换器一与第二电池组的输入端连接，第二电池组的输出端通过DC/DC变换器二与第一电池组的输入端连接；继电器，串接于第一电池组与第二电池组之间；至少一个温度传感器一，设于第一电池组的各温度采样点上；至少一个温度传感器二，设于第二电池组的各温度采样点上；与DC/DC变换器一、DC/DC变换器二、温度传感器一、温度传感器二及继电器通讯连接的电池管理系统BMS，基于所述动力电池自加热系统的动力电池自加热方法包括如下步骤：
S1、电池管理系统BMS周期性的接收温度传感器一、温度传感器二发送的各温度采样点的温度值；
S2、电池管理系统BMS检测当前温度是否满足继电器的闭合条件，若检测结果为是，则控制继电器闭合；
S3、电池管理系统BMS控制DC/DC变换器一将第一电池组的输出电压转换为第二电池组的充电电压，控制DC/DC变换器二将第二电池组的输出电压转换成第一电池组的充电电压，所述继电器的闭合条件具体如下：
条件1.所有温度采样点中的最低温度值小于温度阈值；
条件2.所有温度采样点中的最高温度值与最低温度值的差值小于差值预设值；
若同时满足条件1及条件2，即满足继电器的闭合条件。
2.如权利要求1所述动力电池自加热方法，其特征在于，所述系统还包括：
电流传感器，串接于第一电池组与第二电池组之间，且与电池管理系统BMS通讯连接。
3.如权利要求1所述动力电池自加热方法，其特征在于，在步骤S3之后还包括：
S4、检测动力电池当前温度是否满足继电器的断开条件，若检测结果为是，则控制继电器断开。
4.如权利要求3所述动力电池自加热方法，其特征在于，继电器的断开条件具体如下：
所有温度采样点中的最低温度值位于设定的温度区间。
5.如权利要求3所述动力电池自加热方法，其特征在于，在继电器闭合之后，电流传感器周期性的向电池管理系统发送电流检测值，电池管理系统判断电流检测值是否大于最大许可电流，若检测结果为是，则控制继电器断开。
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