CN112563622A - 动力电池加热系统、方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种动力电池加热系统、方法及车辆，用于解决采用现有技术对电动汽车的动力电池进行加热可靠性、灵活性不高的技术问题。该动力电池加热系统包括控制装置、电池加热装置以及设置于车辆内部的预约仪表；其中，预约仪表用于获取预约加热信息；控制装置与预约仪表、电池加热装置分别连接，控制装置用于在满足预约加热信息的情况下输出控制信号，以触发电池加热装置对动力电池执行加热操作。

Description

动力电池加热系统、方法及车辆

技术领域

本公开涉及新能源车辆技术领域，具体地，涉及一种动力电池加热系统、方法及车辆。

背景技术

随着全球能源危机以及大气污染等问题的日益加剧，电动汽车技术逐渐受到人们的重视。动力电池作为电动汽车的主要动力来源，工作能力受温度影响较大，例如在寒冬低温条件下动力电池的充放电性能以及使用寿命都会大幅度下降，这样可能会导致电动汽车无法正常启动，影响用户体验。在现有技术中，可以通过网络远程控制电动汽车对动力电池执行加热操作，但是电动汽车需要与充电桩或者外接电源连接，才能为加热装置提供电源。采用上述方式不但对车辆网络条件有所要求，且在电动汽车不需要充电的情况下，也无法对动力电池进行预约加热。

发明内容

本公开的目的是提供一种动力电池加热系统、方法及车辆，用于解决采用现有技术对电动汽车的动力电池进行加热可靠性、灵活性不高的技术问题。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种动力电池加热系统，包括控制装置、电池加热装置以及设置于车辆内部的预约仪表；

其中，所述预约仪表用于获取预约加热信息；所述控制装置与所述预约仪表、所述电池加热装置分别连接，所述控制装置用于在满足所述预约加热信息的情况下输出控制信号，以触发所述电池加热装置对所述动力电池执行加热操作。

可选地，所述预约仪表为车用智能仪表，该车用智能仪表包括用于设定预约加热信息的按键和/或显示所述预约加热信息的显示器。

可选地，所述系统还包括与所述控制装置连接的检测装置，用于检测所述动力电池的温度；

所述预约加热信息包括启动预约加热任务的起始时刻和第一预设温度阈值，所述满足所述预约加热信息包括：

时间到达所述起始时刻、且在所述起始时刻所述动力电池的温度小于所述第一预设温度阈值。

可选地，所述控制装置用于，在所述动力电池温度达到第二预设温度阈值时，控制所述电池加热装置停止对所述动力电池执行加热操作；

其中，所述第二预设温度阈值大于所述第一预设温度阈值。

可选地，所述检测装置还用于检测所述动力电池加热系统是否发生中断事件；

所述控制装置用于，在所述动力电池加热系统发生中断事件时，控制所述电池加热装置停止对所述动力电池执行加热操作。

可选地，所述电池加热装置包括加热电路，该加热电路由加热器件以及与所述加热器件串联的加热继电器构成。

可选地，所述电池加热装置还包括总负继电器，所述总负继电器一端与高压电源负极连接、另一端与所述动力电池负极连接，所述加热电路、所述动力电池以及所述总负继电器通过电路串联构成第一加热回路；

所述控制装置用于在满足所述预约加热信息、且所述车辆未处于充电状态的情况下输出第一控制信号，以触发所述第一加热回路导通。

可选地，所述电池加热装置还包括总正继电器、预充继电器以及预充电阻，所述总正继电器一端与高压电源正极连接、另一端与所述动力电池正极连接，所述预充继电器与所述预充电阻通过电路串联后再与所述总正继电器并联、然后与所述加热电路、所述高压电源串联构成第二加热回路；

所述控制装置用于在满足所述预约加热信息、且所述车辆处于充电状态的情况下输出第二控制信号，以触发所述第二加热回路导通。

本公开第二方面提供一种动力电池加热方法，应用于本公开第一方面提供的动力电池加热系统，车辆内部设置有预约仪表，所述方法包括：

通过所述预约仪表获取预约加热信息；

在满足所述预约加热信息时，控制电池加热装置启动，以对动力电池执行加热操作。

可选地，所述电池加热装置包括加热电路，该加热电路为第一加热回路和第二加热回路的公共支路，所述方法还包括：

确定所述车辆的是否处于充电状态；

所述在满足所述预约加热信息时，控制电池加热装置启动包括：

在满足所述预约加热信息、且所述车辆未处于充电状态的情况下控制所述第一加热回路导通，所述第一加热回路由所述加热电路、所述动力电池以及总负继电器通过电路串联构成；或者

在满足所述预约加热信息、且所述车辆处于充电状态的情况下控制所述第二加热回路导通，所述第二加热回路由预充继电器与预充电阻通过电路串联后再与总正继电器并联、然后与所述加热电路以及高压电源串联构成。

可选地，所述预约加热信息包括启动预约加热任务的起始时刻和第一预设温度阈值；

所述满足所述预约加热信息包括时间到达所述起始时刻、且在所述起始时刻所述动力电池的温度小于所述第一预设温度阈值。

可选地，所述方法还包括：

实时监测所述动力电池的温度变化；

若所述动力电池的温度达到第二预设温度阈值，则控制所述电池加热装置停止对所述动力电池执行加热操作；

其中，所述第二预设温度阈值大于所述第一预设温度阈值。

可选地，所述方法还包括：

检测所述动力电池加热系统是否发生中断事件；

若检测到所述动力电池加热系统发生中断事件，则控制所述电池加热装置停止对所述动力电池执行加热操作。

本公开第三方面提供一种车辆，该车辆包括本公开第一方面提供的动力电池加热系统。

根据上述技术方案，车辆内部设置有预约仪表，用于获取预约加热信息，在满足预约加热信息的情况下，与预约仪表、加热电路分别连接的控制装置输出控制信号，该控制信号可以触发电池加热装置启动，以对动力电池执行加热操作。这样，用户在车辆下电之前利用预约仪表设定预约加热信息，在满足预约条件时可以激活电动汽车对动力电池进行加热，避免了远程控制方式对于网络环境的依赖，增加了系统的可靠性。此外，本公开提供的动力电池加热系统，可以无需外接电源为电池加热装置供电，也就是说在电动汽车不需要充电的场景下，也能对动力电池进行加热操作，适用于多种应用环境，使技术方案的实施更具灵活性、实用性，进而实现在低温条件下提升动力电池的充放电性能以及使用寿命，降低了电动汽车的维护和使用成本。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开实施例提供的一种动力电池加热系统的结构框图；

图2是本公开实施例提供的一种加热回路的示意图；

图3是本公开实施例提供的一种动力电池加热方法的流程图；

图4是本公开实施例提供的一种动力电池加热方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开实施例提供一种动力电池加热系统，下面结合具体实施例对本公开提供的技术方案进行详细说明。

图1是本公开实施例提供的一种动力电池加热系统的结构框图，如图1所示，该系统10包括控制装置13、电池加热装置12设置于车辆内部的预约仪表11。其中，预约仪表11用于获取预约加热信息，控制装置13与预约仪表11、电池加热装置12分别连接，控制装置13用于在满足预约加热信息的情况下输出控制信号，以触发电池加热装置12对动力电池执行加热操作。

示例地，预约仪表11为车用智能仪表，该车用智能仪表包括用于设定预约加热信息的按键和/或显示预约加热信息的显示器。车用智能仪表通过控制器局域网CAN总线与控制装置13连接，其中控制装置13包括整车控制器VCU、电池管理系统BMS、时钟模块RTC中的至少一种。

通过车用智能仪表可以获取用户通过按键输入的预约加热信息，该预约加热信息包括启动预约加热任务的起始时刻和第一预设温度阈值。例如，在电动汽车在下电前，用户通过车用智能仪表进行预约加热操作，设定启动预约加热任务的起始时刻为2.5小时之后、设定第一预设温度阈值为-25℃，这样在车用智能仪表的显示器上可以显示“2小时30分钟后开始加热”字样。在设置完成之后，车用智能仪表通过CAN总线将相关信号发送至控制装置13的整车控制器VCU，VCU将接收到信号以预设周期转发给电池管理系统BMS，并由电池管理系统BMS发送至时钟模块RTC。若满足预约加热信息，也就是说，当时间到达设定的起始时刻(倒计时2.5小时任务结束)，时钟模块RTC唤醒电池管理系统BMS进入预约加热激活状态，并且在电池管理系统BMS确定起始时刻对应的动力电池温度小于第一预设温度阈值-25℃时，控制装置13输出控制信号，以触发电池加热装置12启动，并对动力电池执行加热操作。

采用上述动力电池加热系统，用户在车辆下电之前利用预约仪表设定预约加热信息，在满足预约条件时可以激活电动汽车对动力电池进行加热，避免了远程控制方式对于网络环境的依赖，增加了系统的可靠性。此外，本公开提供的动力电池加热系统，可以无需外接电源为电池加热装置供电，也就是说在电动汽车不需要充电的场景下，也能对动力电池进行加热操作，适用于多种应用环境，使技术方案的实施更具灵活性、实用性，进而实现在低温条件下提升动力电池的充放电性能以及使用寿命，降低了电动汽车的维护和使用成本。

本公开提供的电池加热装置12不限于通过内部加热或者外部加热的方式对车辆的动力电池进行预加热。例如，电池加热装置12可以包括热敏电阻、电热膜或者冷热交换器等电热器件，利用电热器件发热达到提高动力电池温度的目的；电池加热装置12也可以通过将电压作用于动力电池正负极，以较短周期内的充放电形式激励电池内部的化学物质自身发热，实现动力电池的预加热。

示例地，电池加热装置包括加热回路。图2是本公开实施例提供的一种加热回路20的示意图，如图2所示，加热电路21由加热器件P以及与加热器件P串联的加热继电器K2构成，例如加热器件P为PTC电加热器。

可选地，加热电路21还可以包括保险丝，该保险丝与加热继电器P串联，以起到过载保护的作用，保障系统电路安全。

具体地，加热电路21可与其他电路元件以及电气设备构成加热回路20。在一种可能的实施方式中，动力电池加热系统10还包括总负继电器K-，总负继电器K-一端与高压电源负极HV-连接、另一端与动力电池Vd负极连接，加热电路21、动力电池Vd以及总负继电器K-通过电路串联构成第一加热回路。在电动汽车无外接充电桩或者外部电源的情况下，若系统满足用户通过预约仪表设定的预约加热信息，则控制装置13(如电池管理系统BMS)输出第一控制信号，触发总负继电器K-先闭合，再闭合加热继电器K2，以导通上述第一加热回路。这样，可以实现在无外接电源为加热电路供电的情况下，完成对动力电池的预约加热，以保证动力电池在低温环境下正常工作。

进一步地，动力电池加热系统10还包括总正继电器K+、预充继电器K1以及预充电阻R，总正继电器K+一端与高压电源正极HV+连接、另一端与动力电池Vd正极连接，预充继电器K1与预充电阻R通过电路串联后再与总正继电器K+并联、然后与加热电路21、高压电源串联构成第二加热回路。在电动汽车外接充电桩或者外部电源的情况下，若系统满足用户通过预约仪表设定的预约加热信息，则控制装置13(如电池管理系统BMS)输出第二控制信号，触发总负继电器K-、预充继电器K1以及加热继电器K2闭合，此时总正继电器K+为断开状态，加热电路和动力电池进入预充电过程；预充电过程完成后，触发总正继电器K+闭合，断开预充继电器K1，以导通上述第二加热回路。这样，可以直接利用电网或外部电源的电能为加热电路供电，减少动力电池的频繁充放电过程，延长动力电池的使用寿命，兼具预约加热功能可以避开用电高峰，提升车辆使用的经济性。

动力电池加热系统10还可以包括与控制装置连接的检测装置，用于检测动力电池的温度。在对动力电池加热期间，若检测到动力电池温度达到第二预设温度阈值，则控制装置13控制加热电路断开，电动汽车下电休眠，以停止对动力电池执行加热操作。其中，第二预设温度阈值可以根据实际工作需求自主设定，例如-20℃，依常理可知第二预设温度阈值应当大于上述实施例中的第一预设温度阈值。

此外，检测装置还可以用于检测动力电池加热系统10是否发生中断事件，示例地，中断事件包括在对动力电池加热期间，存在其他工作模式介入、预约加热信息变更、提前终止加热操作或者电动汽车发生故障警报等事件。在动力电池加热系统发生上述任一中断事件时，控制装置13控制加热电路断开，电动汽车下电休眠，以停止对动力电池执行加热操作。

在动力电池加热系统中采用预约仪表，能够实现在无需网络的情况下对处于低温环境中的进行预约加热的设定，使得动力电池在使用之前即保持正常充放电性能，对维持车辆续驶里程和提升用户体验作用显著。由于预约仪表不依赖于网络环境，不但能规避网络控制的不稳定性，提升系统的可靠性，也使得方案的应用范围更加广泛。对于电动汽车是否外接充电桩或者外部电源采用不同的加热回路，可以满足多种条件下功能的正常执行，提升系统的实用性。

图3是本公开实施例提供的一种动力电池加热方法的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤：

S31、通过预约仪表获取预约加热信息；

S32、在满足预约加热信息时，控制电池加热装置启动，以对动力电池执行加热操作。

其中，预约仪表设置于车辆内部，预约仪表可以是车用智能仪表，该车用智能仪表包括用于输入预约加热信息的按键和/或用于显示预约加热信息的显示器，预约加热信息包括启动预约加热任务的起始时刻和第一预设温度阈值。在电动汽车下电前，通过车用智能仪表获取到用户通过按键输入的预约加热信息，当满足该预约加热信息，也就是说当时间到达设定的起始时刻，并且在起始时刻动力电池的温度小于第一预设温度阈值时，控制电池加热装置启动，可以实现对动力电池执行加热操作。例如，启动预约加热任务的起始时刻设定为2小时之后，第一预设温度阈值为-25℃，电动汽车进入预约加热状态，当倒计时2小时任务结束，时间到达启动预约加热任务的起始时刻、且该起始时刻下动力电池的温度小于-25℃，则控制电池加热装置启动，对动力电池执行加热操作。

这样，用户在车辆下电之前利用预约仪表设定预约加热信息，在满足预约条件时可以激活电动汽车对动力电池进行加热，避免了远程控制方式对于网络环境的依赖，增加了系统的可靠性。此外，本公开提供的动力电池加热系统，无需外接电源为电池加热装置启动供电，也就是说在电动汽车不需要充电的场景下，也能对动力电池进行加热操作，适用于多种应用环境，使技术方案的实施更具灵活性、实用性，进而实现在低温条件下提升动力电池的充放电性能以及使用寿命，降低了电动汽车的维护和使用成本。

在一示例性实施例中，电池加热装置包括加热电路，该加热电路为第一加热回路和第二加热回路的公共支路，其中，第一加热回路由加热电路、动力电池以及总负继电器通过电路串联构成，第二加热回路由预充继电器与预充电阻通过电路串联后再与总正继电器并联、然后与加热电路以及高压电源串联构成。据此，本公开还提供一种动力电池加热方法的流程图，如图4所示，该方法包括以下步骤：

S41、通过预约仪表获取预约加热信息。

S42、确定车辆的是否处于充电状态。

具体地，先判断车辆是否处于充电状态，在满足预约加热信息的条件下，根据车辆充电与否导通相应的加热回路，执行步骤分别为S43和S44所述。

S43、在满足预约加热信息、且车辆未处于充电状态的情况下控制第一加热回路导通。

示例地，输出第一控制信号，触发总负继电器和加热电路中的加热继电器闭合，以导通上述第一加热回路。

S44、在满足预约加热信息、且车辆处于充电状态的情况下控制第二加热回路导通。

示例地，输出第二控制信号，触发总负继电器、预充继电器以及加热电路中的加热继电器闭合，断开总正继电器，加热电路和动力电池进入预充电过程，预充电过程完成后，触发总正继电器闭合，断开预充继电器，以导通上述第二加热回路。

S45、实时监测动力电池的温度变化以及动力电池加热系统是否发生中断事件。

示例地，中断事件包括在对动力电池加热期间，存在其他工作模式介入、预约加热信息变更、提前终止加热操作或者电动汽车发生故障警报等事件。

S46、若动力电池的温度达到第二预设温度阈值或检测到动力电池加热系统发生中断事件，则控制加热电路断开，以停止对动力电池执行加热操作。

其中，第二预设温度阈值大于第一预设温度阈值，例如第一预设温度阈值为-25℃，第二预设温度阈值为-20℃，在对动力电池加热期间，若动力电池的温度达到-20℃，则控制加热电路中的加热继电器断开，退出预约加热过程，电动汽车下电休眠，停止对动力电池执行加热操作。

在动力电池加热系统中采用预约仪表，能够实现在无需网络的情况下对处于低温环境中的进行预约加热的设定，使得动力电池在使用之前即保持正常充放电性能，对维持车辆续驶里程和提升用户体验作用显著。由于预约仪表不依赖于网络环境，不但能规避网络控制的不稳定性，提升系统的可靠性，也使得方案的应用范围更加广泛。对于电动汽车是否外接充电桩或者外部电源采用不同的加热回路，可以满足多种条件下功能的正常执行，提升系统的实用性。

关于上述实施例中的方法，其中各个步骤执行操作的具体方式已经在动力电池加热系统的各个装置的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本公开实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述公开实施例所提供的动力电池加热系统，具体参照上述对应的描述，此处不再赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (14)

1.一种动力电池加热系统，其特征在于，包括控制装置、电池加热装置以及设置于车辆内部的预约仪表；

其中，所述预约仪表用于获取预约加热信息；所述控制装置与所述预约仪表、所述电池加热装置分别连接，所述控制装置用于在满足所述预约加热信息的情况下输出控制信号，以触发所述电池加热装置对所述动力电池执行加热操作。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预约仪表为车用智能仪表，该车用智能仪表包括用于设定预约加热信息的按键和/或显示所述预约加热信息的显示器。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述控制装置连接的检测装置，用于检测所述动力电池的温度；

所述预约加热信息包括启动预约加热任务的起始时刻和第一预设温度阈值，所述满足所述预约加热信息包括：

时间到达所述起始时刻、且在所述起始时刻所述动力电池的温度小于所述第一预设温度阈值。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制装置用于，在所述动力电池温度达到第二预设温度阈值时，控制所述电池加热装置停止对所述动力电池执行加热操作；

其中，所述第二预设温度阈值大于所述第一预设温度阈值。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述检测装置还用于检测所述动力电池加热系统是否发生中断事件；

所述控制装置用于，在所述动力电池加热系统发生中断事件时，控制所述电池加热装置停止对所述动力电池执行加热操作。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电池加热装置包括加热电路，该加热电路由加热器件以及与所述加热器件串联的加热继电器构成。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电池加热装置还包括总负继电器，所述总负继电器一端与高压电源负极连接、另一端与所述动力电池负极连接，所述加热电路、所述动力电池以及所述总负继电器通过电路串联构成第一加热回路；

所述控制装置用于在满足所述预约加热信息、且所述车辆未处于充电状态的情况下输出第一控制信号，以触发所述第一加热回路导通。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述电池加热装置还包括总正继电器、预充继电器以及预充电阻，所述总正继电器一端与高压电源正极连接、另一端与所述动力电池正极连接，所述预充继电器与所述预充电阻通过电路串联后再与所述总正继电器并联、然后与所述加热电路、所述高压电源串联构成第二加热回路；

所述控制装置用于在满足所述预约加热信息、且所述车辆处于充电状态的情况下输出第二控制信号，以触发所述第二加热回路导通。

9.一种动力电池加热方法，应用于如权利要求1所述的动力电池加热系统，其特征在于，车辆内部设置有预约仪表，所述方法包括：

通过所述预约仪表获取预约加热信息；

在满足所述预约加热信息时，控制电池加热装置启动，以对动力电池执行加热操作。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电池加热装置包括加热电路，该加热电路为第一加热回路和第二加热回路的公共支路，所述方法还包括：

确定所述车辆的是否处于充电状态；

所述在满足所述预约加热信息时，控制电池加热装置启动包括：

在满足所述预约加热信息、且所述车辆未处于充电状态的情况下控制所述第一加热回路导通，所述第一加热回路由所述加热电路、所述动力电池以及总负继电器通过电路串联构成；或者

在满足所述预约加热信息、且所述车辆处于充电状态的情况下控制所述第二加热回路导通，所述第二加热回路由预充继电器与预充电阻通过电路串联后再与总正继电器并联、然后与所述加热电路以及高压电源串联构成。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述预约加热信息包括启动预约加热任务的起始时刻和第一预设温度阈值；

所述满足所述预约加热信息包括时间到达所述起始时刻、且在所述起始时刻所述动力电池的温度小于所述第一预设温度阈值。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

实时监测所述动力电池的温度变化；

若所述动力电池的温度达到第二预设温度阈值，则控制所述电池加热装置停止对所述动力电池执行加热操作；

其中，所述第二预设温度阈值大于所述第一预设温度阈值。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测所述动力电池加热系统是否发生中断事件；

若检测到所述动力电池加热系统发生中断事件，则控制所述电池加热装置停止对所述动力电池执行加热操作。

14.一种车辆，其特征在于，该车辆包括如权利要求1至8中任一项所述的系统。

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