CN111029672A - 动力电池充电加热方法、动力电池的充电加热装置 - Google Patents

动力电池充电加热方法、动力电池的充电加热装置 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种动力电池的充电加热方法和充电加热装置,包括:获取电芯的最低表面温度;在所述电芯的最低表面温度小于预设加热温度的情况下,对所述电芯进行加热;所述电芯加热后的最低表面温度不小于预设截止温度的情况下,对所述电芯进行充电。所述动力电池的充电加热装置在低温环境下,能通过加热器对动力电池进行加热,热效率良好,极大地解决了动力电池在低温环境下的使用效率的问题。

Description

动力电池充电加热方法、动力电池的充电加热装置
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,特别涉及一种动力电池充电加热方法、动力电池的充电加热装置。
背景技术
动力电池系统作为电动汽车的能量储存站和能源站,其性能直接影响电动汽车的性能,是动力系统至关重要的组成部分。动力电池的工作环境温度对于动力电池的内阻、放电容量、循环寿命、一致性等有着极大的影响。动力电池长期在低温环境下使用,会造成动力电池内部结构破坏、容量衰减、电池寿命降低等问题,极大地降低了动力电池的使用效率。同时,动力电池持续在低温条件下工作,大量的电能消耗在内阻发热上,库伦效率下降,动力电池的容量不能以最大功率释放,致使电动汽车的续航里程降低。在低温环境下如何解决动力电池的使用效率问题是当前亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种动力电池充电加热方法、动力电池的充电加热装置,所述动力电池的充电加热装置在低温环境下,能通过加热器对动力电池进行加热,热效率良好,极大地解决了动力电池的在低温环境下的使用效率的问题。
一种动力电池的充电加热方法,包括
获取电芯的最低表面温度;
所述电芯加热后的最低表面温度小于预设加热温度的情况下,对所述电芯进行加热;
在所述电芯加热后,在最低表面温度不小于预设截止温度的情况下,对所述电芯进行充电。
一种实施方式中,所述充电加热方法还包括判断所述电芯的最低表面温度是否小于所述预设加热温度。
一种实施方式中,所述充电加热方法还包括在所述电芯的最低表面温度不小于所述预设加热温度的情况下,对所述电芯进行充电。
一种实施方式中,所述充电加热方法还包括获取所述电芯在加热前的最低表面温度与加热后的最低表面温度的温度差,并根据多次获得的所述温度差与对应的加热时间生成对应关系,根据所述电芯的实时最低表面温度与所述对应关系,确定所述电芯的加热时间。
一种实施方式中,所述充电加热方法还包括利用红外线辐射传热的方式对所述电芯进行加热。
一种动力电池的充电加热装置,包括:温度获取器、加热器以及充电器,
所述温度获取器,用于获取所述电芯的最低表面温度;
所述加热器,用于在所述电芯的最低表面温度小于预设加热温度的情况下,对所述电芯进行加热;
所述充电器,用于在所述电池加热后的最低表面温度不小于预设截止温度的情况下,对所述电芯进行充电。
一种实施方式中,所述充电加热装置还包括控制器,用于判断所述电芯的最低表面温度是否小于所述预设加热温度。
一种实施方式中,所述充电加热装置还包括所述充电器还用于在所述电芯的最低表面温度不小于所述预设加热温度的情况下,对所述电芯进行充电。
一种实施方式中,所述充电加热装置还包括所述控制器还用于获取所述电芯在加热前的最低表面温度与加热后的最低表面温度的温度差,并根据多次获得的所述温度差与对应的加热时间生成对应关系,根据所述电芯的实时最低表面温度与所述对应关系,确定所述电芯的加热时间。
一种实施方式中,所述充电加热装置还包括所述加热器为红外线加热器。
本发明的有益效果如下:通过提供一种动力电池的充电加热方法和充电加热装置,在低温环境下,利用加热器对动力电池进行加热,能极大地提高动力电池的加热效率,减少热损耗,使得动力电池在低温环境下的使用效率有明显的提高。
附图说明
为更清楚地阐述本发明的构造特征和功效,下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
图1是根据本发明实施例的动力电池的充电加热装置的结构布置示意图;
图2是根据本发明实施例的动力电池的充电加热方法的流程图。
具体实施方式
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的一部分实施例,而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例的动力电池的充电加热装置的结构布置图,如图1所示,包括控制器101、温度获取器102、动力电池103、加热器104、加热启动开关105和加热指示灯106。其中:控制器101、加热器104、加热启动开关105和加热指示灯106串联。
温度获取器102用于获取所述电芯的表面温度;具体的,温度获取器102为在动力电池103的电池组内每个单体电芯表面设置的一种温度传感器,温度获取器102在每个单体电芯表面进行温度采样。本实施例中,温度获取器102在获取所述每个单体电芯的表面温度后,将所述每个单体电芯的表面温度通过通信交互的方式发送给控制器101,例如可以通过控制器局域网络(Controller Area Network,简称CAN)的通信交互方式进行发送,控制器101能判断这些电芯的表面温度中的最低电芯表面温度。在其他实施方式中,温度获取器102也可以与控制器101集成一体,温度获取器102可以直接判断出动力电池103中电芯的最低表面温度。
控制器101能用于控制动力电池103的充电加热装置,功能强大。控制器101可以实时监测充电加热装置的状态,并在动力电池103进行加热或者充电前进行自检,判断动力电池103的充电加热装置有无故障,并在充电加热装置有故障时及时停止充电加热装置的工作。例如,在加热过程中,若动力电池103的充电加热装置存在故障,控制器101能及时控制加热器104停止加热,在充电过程中,若动力电池103的充电加热装置存在故障,控制器101能及时控制充电器停止对动力电池103进行充电。
控制器101能获取温度获取器102采集的电芯的表面温度,并判断出电芯的表面温度中的最低电芯表面温度,除此之外,控制器101还可以获取电芯的电压、估算动力电池103的剩余电量(State of Charge,简称SOC)等。
控制器101还能判断电芯的最低表面温度是否小于所述预设加热温度。若所述电芯的最低表面温度小于所述预设加热温度,控制器101则控制加热器104的开启,使得加热器104对电芯进行加热,若所述电芯的最低表面温度不小于所述预设加热温度,控制器101则控制充电器的开启,使得充电器对电芯进行充电。
在加热过程中,控制器101能实时接收温度获取器102采集的动力电池104的电芯表面温度,并判断实时动力电池104的最低表面温度。控制器101判断实时动力电池104的最低表面温度是否小于预设截止温度,若此时所述电芯的最低表面温度不小于预设截止温度,控制器101则控制加热器104停止对电芯继续进行加热,同时控制充电器对开始对电芯进行充电;若此时所述电芯的最低表面温度小于预设截止温度,则对所述电芯继续进行加热。
在加热完成后,控制器101还能获取所述电芯在加热前的最低表面温度与加热后的最低表面温度的温度差,并根据多次获得的所述温度差与对应的加热时间生成对应关系,根据所述电芯的实时最低表面温度与所述对应关系,确定所述电芯的加热时间,用于后续的充电加热时长的预估。
在本实施方式中,控制器101通过加热启动开关105控制加热器104开始和停止加热,同时控制了指示灯106指示加热过程的开始、进行和结束。加热启动开关105与控制器101、加热器104和指示灯106串联。当控制器101判断需要进行加热时,控制器101控制加热启动开关闭合,当加热启动开关105闭合时,加热器104开始对动力电池103进行加热;同时指示灯106点亮,表明充电加热装置正在进行加热。当控制器101判断需要停止加热时,控制器101控制启动开关断开,当加热启动开关105断开时,加热器104停止对动力电池103进行加热,且加热指示灯106熄灭,表明充电加热装置停止加热。在其他实施方式中,控制器101也可通过别的方式控制加热器的开启和停止;同样,控制器101也可通过别的方式指示加热过程的开始、进行和结束。
在本实施例中,加热器104用于在所述电芯的最低表面温度小于预设加热温度的情况下,对所述电芯进行加热。在一种实施方式中,所述加热器104为红外线加热器。传统的电阻加热器通过空气传导热量,热量较易损耗,将导致动力电池103内不同位置的温度分布不均匀,动力电池103电池易受到损害。与传统的电阻加热器相比,红外线加热器使用红外线辐射的方式对动力电池103进行加热。红外线不需要热介质的传递,加热效率良好,快速高效、节能环保,可对动力电池103进行高均匀性的加热,进而获得高品质的动力电池的充电加热装置。并且,利用红外线的特点,计算调整红外线加热器的功率大小可以调节加热温度升高的速率,从而可以控制加热的时长。这种加热器加热效果优良、加热方式灵活,且加热效率高,很适应电动汽车的智能化的要求。
在本实施例中,充电器用于在所述电池加热后的最低表面温度不小于预设截止温度的情况下,对所述电芯进行充电。
图2是本发明实施例提供的动力电池的充电加热方法流程图,如图2所示,包括:
S101,获取电芯的最低表面温度;
具体的说,动力电池103为多个电芯而组成的电池组,每个电芯表面可设置温度获取器102,当电动汽车的动力电池103需要充电时,利用温度获取器102,采集每个电芯的表面温度;控制器101通过比较每个单体电池的表面温度,得到动力电池103的最低表面温度。
S102,在所述电芯的最低表面温度小于预设加热温度的情况下,对所述电芯进行加热;
动力电池的表面温度过低时,动力电池的运行则会造成很大的负面影响。例如:对于锂离子动力电池,在低于0℃的环境下运行时,其有效放电容量和有效放电能量都会有明显的下降,并且电池内部的电解液容易发生结晶现象,从而刺破了电池内部的隔膜,进而发生安全事故。因此,动力电池的预设加热温度可以设置为例如0℃,从而避免低温环境影响动力电池的使用效率的问题。在此步骤中,可以利用加热器104对动力电池进行加热,对所述电芯进行加热指对所有单个电芯进行均匀地加热。
S103,所述电芯加热后的最低表面温度不小于预设截止温度的情况下,对所述电芯进行充电。
在动力电池加热后,当最低表面温度不小于预设截止温度时,即动力电池几乎不受低温环境的影响,即可使用充电器对电芯进行充电。在此步骤中,对所述电芯进行充电指对所有单个电芯进行充电;此步骤中的最低表面温度指加热后实时的最低表面温度,同样的,可利用温度获取器102获取实时的最低表面温度。其中,预设加热温度与预设截止温度为提前设定好的温度,根据动力电池103需要充电加热的具体情况而定,一般的,预设截止温度高于预设加热温度。如预设截止温度为25℃,预设加热温度为20℃。
通过以上步骤,能使得在低温环境下,利用加热器对动力电池进行加热,能极大地提高动力电池的加热效率,减少热损耗,使得动力电池在低温环境下的使用效率有明显的提高。
在一种实施方式中,在S102中,在对电芯进行加热之前,判断所述电芯的最低表面温度是否小于所述预设加热温度。若所述电芯的最低表面温度小于所述预设加热温度,则加热器104对电芯进行加热。若所述电芯的最低表面温度不小于所述预设加热温度,则充电器对电芯进行充电。也就是说,预设加热温度为电芯是否可以直接充电的分界温度,如果低于预设加热温度,则在电芯加热后充电,如果高于预设加热温度,则直接进行充电。
在一种实施方式中,在步骤S103中,在对所述电芯加热之后,对所述电芯进行充电之前,判断最低表面温度是否小于预设截止温度。若所述电芯的最低表面温度小于预设截止温度,则加热器104对电芯继续进行加热,若所述电芯的最低表面温度不小于预设截止温度,则充电器对所述电芯进行充电。
在一种实施方式中,在上述步骤S101、S102和S103执行之前,控制器101进行自检。本申请中,当自检结果为动力电池的充电加热装置无故障时,则进行接下来的步骤。当控制器101自检结果为动力电池的充电加热装置存在故障,则停止步骤,并进行故障指示。其中可能有的故障如通信故障和绝缘故障等。在其他实施方式中,控制器101可以实时对动力电池的充电加热装置进行自检,实时判断动力电池的充电加热装置有无故障,若有故障则随时停止步骤,并进行故障指示。本实施方式可以及时提醒用户充电过程的故障,且在动力电池的充电加热装置存在故障时及时停止加热或者充电,防止安全事故的发生。
在一种实施方式中,在S103步骤中,所述电芯进行充电后,获取所述电芯在加热前的最低表面温度与加热后的最低表面温度的温度差,并根据多次获得的所述温度差与对应的加热时间生成对应关系,根据所述电芯的实时最低表面温度与所述对应关系,确定所述电芯的加热时间。
在低温环境下,加热过程的存在必然会导致整体充电时间的延长。在现有的技术水平下,为了提高用户的使用体验,在充电时可在仪表上实时显示所述的整体充电时间,用户可根据该时间安排充电活动。对于电动汽车动力电池,整体充电时间应该包含两部分,一部分是将动力电池由当前荷电状态充至满电所需的正常充电时间,另一部分是动力电池从低温加热到允许充电温度所需的剩余加热时间。前者有很多成熟的计算方法,后者即可通过该步骤,预估所述动力电池的充电加热时长,提示用户用车时,整个充电所需的时长(包括加热时长与充电时长),提高用户的使用体验。除此之外,该对应关系可以利用于计算调整加热器的功率大小来调节温度升高的速率,从而可以控制加热的时长。用户使用时,能实现在需要的时间下进行充电加热,这种灵活的设计能使电动汽车更趋于智能化,并能提高用户的用车体验。
在一种实施方式中,在步骤S102中,所述电芯进行加热时,指示所述电芯的加热状态。例如可以使用指示灯指示电芯的加热状态。当加热过程进行时,指示灯点亮,提示用户动力电池正在进行加热,实时提示用户动力电池充电过程的状态。当加热过程结束时,指示灯熄灭,表示加热过程的结束。在本实施方式中,指示电芯的加热状态,能提示用户整个充电过程的进程,提高用户用车的使用体验。
在一种实施方式中,在步骤S102中,利用红外线辐射传热的方式对所述电芯进行加热。红外线不需要热介质的传递,加热效率良好,快速高效、节能环保,可对动力电池103进行高均匀性的加热,避免动力电池103因不同位置温度不同而受到损坏。并且,利用红外线的特点,可以调节加热温度升高的速率,从而可以控制加热的时长。这种加热效果优良,且加热效率高,能获得高品质的动力电池充电加热装置,且加热方式灵活的特点很适应电动汽车的智能化的要求。
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,可轻易的想到各种等效的修改或替换,这些修改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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种动力电池的充电加热方法,其特征在于,包括:
获取电芯的最低表面温度;
在所述电芯的最低表面温度小于预设加热温度的情况下,对所述电芯进行加热;
所述电芯加热后的最低表面温度不小于预设截止温度的情况下,对所述电芯进行充电。
2.根据权利要求1所述的充电加热方法,其特征在于,在对所述电芯进行加热之前,所述加热方法还包括:
判断所述电芯的最低表面温度是否小于所述预设加热温度。
3.根据权利要求1所述的充电加热方法,其特征在于,所述充电加热方法还包括:
在所述电芯的最低表面温度不小于所述预设加热温度的情况下,对所述电芯进行充电。
4.根据权利要求2所述的充电加热方法,其特征在于,所述充电加热方法还包括:
获取所述电芯在加热前的最低表面温度与加热后的最低表面温度的温度差,并根据多次获得的所述温度差与对应的加热时间生成对应关系,根据所述电芯的实时最低表面温度与所述对应关系,确定所述电芯的加热时间。
5.根据权利要求1所述的充电加热方法,其特征在于,所述充电加热方法还包括:
利用红外线辐射传热的方式对所述电芯进行加热。
6.一种动力电池的充电加热装置,其特征在于,包括:温度获取器、加热器以及充电器,
所述温度获取器,用于获取所述电芯的最低表面温度;
所述加热器,用于在所述电芯的最低表面温度小于预设加热温度的情况下,对所述电芯进行加热;
所述充电器,用于在所述电池加热后的最低表面温度不小于预设截止温度的情况下,对所述电芯进行充电。
7.根据权利要求6所述的充电加热装置,其特征在于,所述充电加热装置还包括:
控制器,用于判断所述电芯的最低表面温度是否小于所述预设加热温度。
8.根据权利要求6所述的充电加热装置,其特征在于,所述充电器还用于在所述电芯的最低表面温度不小于所述预设加热温度的情况下,对所述电芯进行充电。
9.根据权利要求7所述的充电加热装置,其特征在于,所述控制器还用于获取所述电芯在加热前的最低表面温度与加热后的最低表面温度的温度差,并根据多次获得的所述温度差与对应的加热时间生成对应关系,根据所述电芯的实时最低表面温度与所述对应关系,确定所述电芯的加热时间。
10.根据权利要求6所述的充电加热装置,其特征在于,所述充电加热装置还包括:
所述加热器为红外线加热器。
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