CN112186306B - 一种电池系统的加热方法及加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池系统的加热方法及加热装置，涉及电池技术领域。该电池系统的加热方法包括以下步骤：对电池系统内的加热组件的温度进行实时采集；根据加热组件的实时温度与设定的目标温度对比，根据对比结果的不同分别控制不同位置的加热组件的加热功率；直至电池系统内电池的最低温度达到正常工作时的温度，加热组件停止加热。通过将加热组件的实时温度与设定的目标温度对比，精确控制电池系统内不同位置电池的温度，以使电池系统内的温度均衡上升，减小温度差，并避免了不必要的热量损失，节约能源。同时将加热组件的温度控制在设定的目标温度内，以防加热温度高于电池所能承受的最高温度，避免热失控的发生。

Description

一种电池系统的加热方法及加热装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池系统的加热方法及加热装置。
背景技术
现有技术中，电池系统使用电阻丝加热片进行加热时，大部分直接采用恒定最大功率的加热方式对电池进行持续加热，这种加热方式存在以下不足：持续加热存在加热过程温差过大的问题，一般加热后进入充电模式或者行车模式，如果进入充电模式温差过大将会限流，充电时间延长。如果进入行车，温差过大行车也会限功率，导致客户行车体验较差；持续最大功率加热的同时会因为温差过大导致热损耗严重；而且加热片的温度过高，会对靠近该加热片的电池造成不可逆的损伤，存在热失控的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池系统的加热方法及加热装置，以减小电池系统加热过程中的温差，减少损耗，且降低了热失控的风险。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电池系统的加热方法，其包括以下步骤：
对所述电池系统内的加热组件的温度进行实时采集；
根据所述加热组件的实时温度与设定的目标温度对比，根据对比结果的不同分别控制不同位置的所述加热组件的加热功率；
直至所述电池系统内电池的最低温度达到正常工作时的温度，所述加热组件停止加热。
可选地，在所述根据所述加热组件的实时温度与设定的目标温度对比，根据对比结果的不同分别控制不同位置的所述加热组件的加热功率的步骤之前，还包括所述加热组件在第一预设时间内均以其最大功率加热。
可选地，所述设定的目标温度包括第一目标温度、第二目标温度和第三目标温度，所述第一目标温度大于所述第二目标温度，所述第二目标温度大于所述第三目标温度；当所述加热组件的实时温度为所述第一目标温度时，所述加热组件停止加热；当所述加热组件的实时温度为所述第二目标温度时，将所述加热组件的功率降低为所述最大功率的一半；当所述加热组件的实时温度为所述第三目标温度时，所述加热组件继续以所述最大功率进行加热。
可选地，在所述直至所述电池系统内电池的最低温度达到正常工作时的温度，所述加热组件停止加热的步骤之前，根据所述加热组件实时温度的变化不断地与所述目标温度对比，并根据对比结果不断地调整所述加热组件的功率。
可选地，所述第一目标温度为大于50℃，所述第二目标温度为35℃～50℃，所述第三目标温度为小于35℃。
可选地，所述第一预设时间为20min～30min。
一种电池系统的加热装置，应用以上任一项所述的电池系统的加热方法，其包括加热组件，所述加热组件包括多个加热片，多个所述加热片分布于所述电池系统内的不同位置，每个所述加热片上均设置有第一温度采集点，每个所述第一温度采集点上均设置有第一温度传感器。
可选地，所述电池系统包括多个电池模组，每个所述电池模组的两侧均设置有所述加热片，位于相邻两个所述电池模组之间的所述加热片与位于非相邻两个所述电池模组之间的所述加热片的最大功率不同。
可选地，位于相邻两个所述电池模组之间的所述加热片的最大功率小于位于非相邻两个所述电池模组之间的所述加热片的最大功率。
可选地，多个所述电池模组上均设置有第二温度采集点，每个所述第二温度采集点上均设置有第二温度传感器。
本发明的有益效果：
本发明提供的电池系统的加热方法，通过对电池系统内的加热组件的温度进行实时采集，并根据加热组件的实时温度与设定的目标温度对比，根据对比结果的不同分别控制不同位置的加热组件的加热功率，直至电池系统内电池的最低温度达到正常工作时的温度，加热组件停止加热。通过将加热组件的实时温度与设定的目标温度对比，精确控制电池系统内不同位置电池的温度，以使电池系统内的温度均衡上升，减小温度差，并避免了不必要的热量损失，节约能源。同时将加热组件的温度控制在设定的目标温度内，以防加热温度高于电池所能承受的最高温度，对电池造成不可逆的损伤，避免热失控的发生。
本发明提供的电池系统的加热装置，应用上述电池系统的加热方法，通过第一温度传感器对不同位置的加热片进行实时温度采集，根据实时温度对加热片的功率进行分别控制，使得电池系统内的温度均衡上升，延长了电池系统的寿命，同时通过变功率加热，也可以降低电池系统的能耗。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电池系统的加热方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例提供了一种电池系统的加热装置，该电池系统的加热装置包括加热组件，加热组件包括多个加热片，多个加热片分布于电池系统内的不同位置，每个加热片上均设置有第一温度采集点，每个第一温度采集点上均设置有第一温度传感器。
本发明提供的电池系统的加热装置，通过第一温度传感器对不同位置的加热片进行实时温度采集，根据实时温度对加热片的功率进行分别控制，使得电池系统内的温度均衡上升，延长了电池系统的寿命，同时通过变功率加热，也可以降低电池系统的能耗。
在本实施例中，电池系统的加热装置还包括控制器，每个加热片和每个第一温度传感器均与控制器电连接，控制器根据每个第一温度传感器采集的实时温度对每个加热片的加热功率进行分别控制。
可选地，电池系统包括多个电池模组，每个电池模组的两侧均设置有加热片，位于相邻两个电池模组之间的加热片与位于非相邻两个电池模组之间的加热片的最大功率不同。具体地，位于相邻两个电池模组之间的加热片的最大功率小于位于非相邻两个电池模组之间的加热片的最大功率。由于电池系统中包括多个电池模组，加热片分布于电池系统中的不同位置。以软包或者方形电池模组的加热片的布置为例，一个电池系统中假设电池模组为三个，每个电池模组的两侧均设置有加热片，相邻两个电池模组之间的加热片由于两个加热片的距离较近，且位于两个电池模组之间，其不利于散热，加热片的热量损失小；而靠近电池系统的壳体两侧的加热片，由于壳体上没有加热片，所以热量损失大。在相同时间内，靠近电池系统的壳体两侧的加热片和相邻两个电池模组之间的加热片如果最大功率相同的话，靠近电池系统的壳体两侧的加热片的实时温度比相邻两个电池模组之间的加热片的温度低，将靠近电池系统的壳体两侧的加热片的最大功率设置为大于相邻两个电池模组之间的加热片的最大功率，进一步地减小了电池模组之间温差大的问题。
在其他实施例中，如果电池系统内的电池模组为圆柱电池模组时，可将位于圆柱电池模组两侧的加热片的最大功率设置为大于位于圆柱电池模组中间的加热片的最大功率。
可选地，多个电池模组上均设置有第二温度采集点，每个第二温度采集点上均设置有第二温度传感器。在本实施例中，第二温度采集点设置在每个电池模组的中间位置，且设置有三个，通过第二温度传感器检测第二温度采集点的温度。第二温度传感器与控制器电连接，当控制器接收到第二温度传感器检测到的最低温度达到电池系统的工作温度时，控制加热组件停止加热。需要说明的是，控制器接收第一温度传感器和第二温度传感器的信号以及通过接收到的信号控制每个加热片的加热功率的工作原理已是现有技术，在此不再赘述。
如图1所示，本实施例提供了一种电池系统的加热方法，其包括以下步骤：
S10、对电池系统内的加热组件的温度进行实时采集；
在本实施例中，加热组件中的多个加热片分布于电池系统中的不同位置，通过第一温度传感器对每个加热片进行实时温度采集，由于不同位置的加热片热量损失不同，故实时温度也不同。
S20、根据加热组件的实时温度与设定的目标温度对比，根据对比结果的不同分别控制不同位置的加热组件的加热功率；
可选地，在根据加热组件的实时温度与设定的目标温度对比，根据对比结果的不同分别控制不同位置的加热组件的加热功率的步骤之前，还包括：加热组件在第一预设时间内均以其最大功率加热。
电池系统在环境温度为-20℃时，对电池系统进行加热，加热至电池系统能够正常工作的最低温度，假设该最低温度为5℃。在加热初期，不同位置的不同功率的加热片在第一预设时间内均以各自的最大功率加热。可选地，第一预设时间为20min～30min。在本实施例中，以具有三个方形电池模组的电池系统为例，靠近电池系统的壳体两侧的加热片的最大功率为120W，相邻两个电池模组之间的加热片的最大功率为100W。第一预设时间为20min，由于环境温度很低，先将电池系统中不同位置的加热片均以各自的最大功率进行加热，以免频繁调整。
加热20min后，根据第一温度传感器采集到的每个加热片的温度，与设定的目标温度对比，并根据对比结果分别控制每个加热片的功率，以使电池系统内各个电池模组的温度均衡上升，避免有的加热片温度过高，有的加热片温度过低，从而造成电池模组的温差过大。另外，个别加热片的温度过高不仅会造成能源浪费，还可能导致与温度过高的加热片靠近的电池模组的性能损坏，引起热失控，发生爆燃。
可选地，设定的目标温度包括第一目标温度、第二目标温度和第三目标温度，第一目标温度大于第二目标温度，第二目标温度大于第三目标温度；当加热组件的实时温度为第一目标温度时，加热组件停止加热；当加热组件的实时温度为第二目标温度时，将加热组件的功率降低为最大功率的一半；当加热组件的实时温度为第三目标温度时，加热组件继续以最大功率进行加热。在本实施例中，通过与不同的目标温度对比控制加热组件的加热功率，使得电池系统的温度整体阶段性地上升，各个电池模组的温度上升速率均衡，避免过快或过慢，从而造成温差过大，造成能源浪费或者发生热失控。
可选地，第一目标温度为大于50℃，第二目标温度为35℃～50℃，第三目标温度为小于35℃。在本实施例中，对于实时温度在大于50℃内的加热片停止加热；对于实时温度在35℃～50℃内的加热片，将其加热功率降低为最大功率的一半；对于实时温度在35℃以下的加热片，继续以最大功率进行加热，以保证电池系统内各个模组的温升一致，整个电池系统的温度均衡，减小温差。
可选地，在直至电池系统内电池的最低温度达到正常工作时的温度，加热组件停止加热的步骤之前，根据加热组件实时温度的变化不断地与目标温度对比，并根据对比结果不断地调整加热组件的功率。在本实施例中，因为停止加热的加热片经过一段时间后，由于热量传递和热量损耗的原因，加热片的实时温度会下降，根据下降后的实时温度再与设定的目标温度对比，并根据对比结果调节该加热片的加热功率；同理，以最大功率加热的加热片在经过一段时间的加热后，温度会上升，根据上升后的实时温度再与设定的目标温度对比，并根据对比结果调节加热片的加热功率。不断循环对比，并根据不同的对比结果调节加热功率，使得电池系统的温升均衡，直至三个电池模组的最低温度达到5℃，所有的加热片均停止加热。
S30、直至电池系统内电池的最低温度达到正常工作时的温度，加热组件停止加热。
本实施例提供的电池系统的加热方法，通过对电池系统内的加热组件的温度进行实时采集，并根据加热组件的实时温度与设定的目标温度对比，根据对比结果的不同分别控制不同位置的加热组件的加热功率，直至电池系统内电池的最低温度达到正常工作时的温度，加热组件停止加热。电池的最低温度是指多个第二温度采集点中采集的最低温度，通过第二温度传感器检测每个第二温度采集点的实时温度，当检测到第二温度采集点中的最低温度达到正常工作时的温度时，加热组件停止加热。
通过将加热组件的实时温度与设定的目标温度对比，精确控制电池系统内不同位置电池的温度，以使电池系统内的温度均衡上升，减小温度差，并避免了不必要的热量损失，节约能源。同时将加热组件的温度控制在设定的目标温度内，以防加热温度高于电池所能承受的最高温度，对电池造成不可逆的损伤，避免热失控的发生。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种电池系统的加热方法，所述电池系统包括加热组件和多个电池模组，所述加热组件包括多个加热片，每个所述电池模组的两侧均设置有所述加热片，其特征在于,包括以下步骤：
对所述电池系统内的所述加热片的温度进行实时采集；
靠近所述电池系统的壳体两侧的所述加热片的最大功率大于所述电池系统内部相邻两个所述电池模组之间的所述加热片的最大功率，每个所述加热片先以其各自的最大功率开始加热，根据所述加热片的实时温度与设定的目标温度对比，根据对比结果的不同分别控制不同位置的所述加热组件的加热功率，所述设定的目标温度包括第一目标温度、第二目标温度和第三目标温度，所述第一目标温度大于所述第二目标温度，所述第二目标温度大于所述第三目标温度；当所述加热片的实时温度为所述第一目标温度时，所述加热片停止加热；当所述加热片的实时温度为所述第二目标温度时，将所述加热片的功率降低为其所述最大功率的一半；当所述加热片的实时温度为所述第三目标温度时，所述加热片继续以其所述最大功率进行加热；
直至所述电池系统内所述电池模组的最低温度达到正常工作时的温度，所述加热片停止加热。
2.根据权利要求1所述的电池系统的加热方法，其特征在于，在所述直至所述电池系统内所述电池模组的最低温度达到正常工作时的温度，所述加热片停止加热的步骤之前，根据所述加热片实时温度的变化不断地与所述设定的目标温度对比，并根据对比结果不断地调整所述加热片的功率。
3.根据权利要求1所述的电池系统的加热方法，其特征在于，所述第一目标温度为大于50℃，所述第二目标温度为35℃～50℃，所述第三目标温度为小于35℃。
4.一种电池系统的加热装置，应用权利要求1-3任一项所述的电池系统的加热方法，其特征在于，包括加热组件，所述加热组件包括多个加热片，多个所述加热片分布于所述电池系统内的不同位置，每个所述加热片上均设置有第一温度采集点，每个所述第一温度采集点上均设置有第一温度传感器。
5.根据权利要求4所述的电池系统的加热装置，其特征在于，所述电池系统包括多个电池模组，每个所述电池模组的两侧均设置有所述加热片，靠近所述电池系统的壳体两侧的所述加热片的最大功率与所述电池系统内部相邻两个所述电池模组之间的所述加热片的最大功率不同。
6.根据权利要求5所述的电池系统的加热装置，其特征在于，靠近所述电池系统的壳体两侧的所述加热片的最大功率大于所述电池系统内部相邻两个所述电池模组之间的所述加热片的最大功率。
7.根据权利要求5所述的电池系统的加热装置，其特征在于，多个所述电池模组上均设置有第二温度采集点，每个所述第二温度采集点上均设置有第二温度传感器。
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