CN113644342A - 电池系统、电池系统的控制方法、控制装置和车辆 - Google Patents

电池系统、电池系统的控制方法、控制装置和车辆 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种电池系统、电池系统的控制方法、控制装置和车辆，其中电池系统包括：电池本体；分线器，连接于所述电池本体的正极和负极；多个电机，连接于所述分线器，所述电机用于向所述电池本体输出脉冲电流。本申请通过多个电机的设置，可以同时通过多个电机为电池本体输出脉冲电流，能够提高脉冲电流的强度，能够进一步提高电池本体的加热效率，能够提高电池本体的响应效率。

Description

电池系统、电池系统的控制方法、控制装置和车辆
技术领域
本申请实施例涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池系统、一种电池系统的控制方法、一种控制装置和一种车辆。
背景技术
对于新能源汽车而言，电池系统是新能源汽车的主要动力源，但是当目前的新能源车辆所处的环境温度较低时，电池系统在低温状态下的动力性能和充电性能均会下降，以锂电池为例，锂电池正极本身电子导电性比较差，低温环境下容易产生极化，从而降低电池容量；受低温影响，石墨嵌锂速度降低，容易在负极表面析出金属锂，如果充电后搁置时间不足而投入使用，金属锂无法全部再次嵌入石墨内部，部分金属锂持续存在负极的表面，极有可能形成锂枝晶，影响电池安全；低温下，电解液黏度会增加，锂离子迁移阻抗也会随之增大。目前技术中通常是为电池系统配备加热器通过带有热量的冷却液与电池进行换热来提高电池温度，但是这种方式加热效率低，且能耗大，无法满足用户的需求。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的第一方面提供了一种电池系统。
本发明的第二方面提供了一种电池系统的控制方法。
本发明的第三方面提供了一种控制装置。
本发明的第四方面提供了一种车辆。
有鉴于此，根据本申请实施例的第一方面提出了一种电池系统，包括：
电池本体；
分线器，连接于所述电池本体的正极和负极；
多个电机，连接于所述分线器，所述电机用于向所述电池本体输出脉冲电流。
在一种可行的实施方式中，每个所述电机包括：第一电感和控制组件，所述第一电感连接于所述电机的三相电路，所述控制组件设置在所述第一电感与所述三相电路的通路上，在所述控制组件导通的情况下，所述电池本体向所述第一电感输出电流，在所述控制组件断开的情况下，所述第一电感向所述电池本体输出电流。
在一种可行的实施方式中，所述电机为两个。
在一种可行的实施方式中，电池系统还包括：加热组件，所述加热组件包括：
第二电感；
第一二极管，所述第一二极管的一端连接于所述电池本体的正极，另一端连接于所述第二电感的第一端；
第一IGBT，与所述第一二极管并联设置，一端连接于所述电池本体的正极，另一端连接于所述第二电感的第二端；
第二二极管，所述第二二极管的一端连接于所述电池本体的负极，另一端连接于所述第二电感的第二端；
第二IGBT，与所述第二二极管并联设置，一端连接于所述电池本体的负极，另一端连接于所述第二电感的第一端；
其中，在所述第一IGBT和所述第二IGBT闭合的情况下，所述电池本体向所述第二电感放电，在所述第一IGBT和所述第二IGBT断开的情况下，所述第二电感向所述电池本体放电。
根据本申请实施例的第二方面提出了一种电池系统的控制方法，用于控制上述任一技术方案所述的电池系统，所述控制方法包括：
响应于电池本体加热指令；
控制多个所述电机中的至少两个电机向所述电池本体输出脉冲电流。
在一种可行的实施方式中，所述控制多个所述电机中的至少两个电机向所述电池本体输出脉冲电流的步骤包括：
同步开启和关闭多个所述电机中的至少两个电机，以使两个电机输出的脉冲电流相叠加后再输送至输送电池本体。
在一种可行的实施方式中，控制方法还包括：
在接收到电池本体加热指令的情况下，获取所述电池本体的安全边界电流值；
获取每个所述电机输出的脉冲电流的峰值；
基于所述安全边界电流值与所述脉冲电流的峰值的比值确定所述电机的开启数量。
在一种可行的实施方式中，在所述电池系统包括加热组件，所述加热组件包括：第二电感；第一二极管，所述第一二极管的一端连接于所述电池本体的正极，另一端连接于所述第二电感的第一端；第一IGBT，与所述第一二极管并联设置，一端连接于所述电池本体的正极，另一端连接于所述第二电感的第二端；第二二极管，所述第二二极管的一端连接于所述电池本体的负极，另一端连接于所述第二电感的第二端；第二IGBT，与所述第二二极管并联设置，一端连接于所述电池本体的负极，另一端连接于所述第二电感的第一端的情况下，所述控制方法还包括：
采集电池本体的当前温度；
当所述当前温度低于第一阈值时，控制所述第一IGBT和所述第二IGBT以第一频率交替开启与闭合，以使脉冲电流通过所述电池本体。
根据本申请实施例的第三方面提出了一种电池系统的控制装置，包括：
存储器，存储有计算机程序；
处理器，执行所述计算机程序；
其中，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如上述任一技术方案所述的控制方法。
根据本申请实施例的第四方面提出了一种车辆，包括：
如上述任一技术方案所述的电池系统；和
如上述技术方案的控制装置，所述控制装置连接于所述电池系统，以实现如上述任一技术方案所述的控制方法。
相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本申请实施例提供的电池系统包括了电池本体和通过分线器连接于电池本体的多个电机，在电池本体所处的环境温度较低时，可以通过多个电机中的部分电机向电池本体输出脉冲电流，脉冲电流流经电池本体，基于电池本体的内阻，电池本体即可发热，能够使电池本体处于较高的温度，能够提高电池本体的动力性能和充电性能。本申请通过多个电机的设置，可以同时通过多个电机为电池本体输出脉冲电流，能够提高脉冲电流的强度，能够进一步提高电池本体的加热效率，能够提高电池本体的响应效率。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请提供的一种实施例的电池系统的结构框图；
图2为本申请提供的一种实施例的电池系统的电机输出电流与时间的对应关系图；
图3为本申请提供的一种实施例的电池系统的电池本体与加热组件的示意性结构图；
图4为本申请提供的一种实施例的电池系统的电池本体的示意性结构图；
图5为本发明一些实施例的电池系统的控制方法的第一步骤流程图；
图6为本申请提供的一种实施例的电池系统的控制装置的结构框图。
其中，图1至图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1电池本体、2分线器、3电机、4第二电感、5第一二极管、6第一IGBT、7第二二极管、8第二IGBT、9控制组件、10第一电感；
901第三IGBT、902第三二极管。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请实施例技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
如图1所示，根据本申请实施例的第一方面提出了一种电池系统，包括：电池本体1；分线器2，连接于电池本体1的正极和负极；多个电机3，连接于分线器2，电机3用于向电池本体1输出脉冲电流。
本申请实施例提供的电池系统包括了电池本体1和通过分线器2连接于电池本体1的多个电机3，在电池本体1所处的环境温度较低时，可以通过多个电机3中的部分电机3向电池本体1输出脉冲电流，脉冲电流流经电池本体1，基于电池本体1的内阻，电池本体1即可发热，能够使电池本体1处于较高的温度，能够提高电池本体1的动力性能和充电性能。本申请通过多个电机3的设置，可以同时通过多个电机3为电池本体1输出脉冲电流，能够提高脉冲电流的强度，能够进一步提高电池本体1的加热效率，能够提高电池本体1的响应效率。
本申请实施例提供的电池系统，通过多个电机3直接向电池本体1输出脉冲电流以为电池本体1进行加热，而电机3内阻有限，因此在为电池本体1进行加热的过程中能量损耗率较低，绝大多数的能量会用于为电池本体1进行加热，能够提高电池本体1的加热效率。
如图2所示，其中图2中的横坐标为时间，纵坐标为电流的峰值，通过图2可以看出，通过多个电机3直接向电池本体1输出脉冲电流，脉冲电流的峰值可以达到1300A，能够大大提高电池本体的加热效率。
如图4所示，在一些示例中，每个所述电机3包括：第一电感10和控制组件9，所述第一电感10连接于所述电机3的三相电路，所述控制组件9设置在所述第一电感10与所述三相电路的通路上，在所述控制组件9导通的情况下，所述电池本体1向所述第一电感10输出电流，在所述控制组件9断开的情况下，所述第一电感10向所述电池本体1输出电流。
每个电机3均包括了第一电感10和控制组件9，在控制组件9闭合的情况下，电池本体1能够通过电机3的三相电路连接于第一电感10，电流通过电池本体1流向第一电感10，第一电感10处于储能状态，而当控制组件9断开时，第一电感10存储的能量会通过三相电路向电池本体1释放，电流会流向电池本体1。基于此在电池本体1所处的温度较低时，只需要交替性地开启和关闭控制组件9，电机3即可向电池本体1输送脉冲电流，而脉冲电流流经电池本体1，基于电池本体1自身的内阻电池本体1即可产生热能，该热能即可促进电池本体1的加热。
如图4所示，可以理解的是，电机3的三相电路分别为U相，V相和W相，第一电感10可以为三个，在U相和V相的通路上设置有两个第一电感10，在U相和W相上设置两个第一电感10，在V相和W相的通路上设置有两个第一电感10。
如图4所示，在一些示例中，控制组件9可以包括第三二极管902和第三IGBT901，在第三IGBT901闭合的情况下，电池本体1向第一电感10输送电流，在第三IGBT901断开的情况下，第一电感10通过第三二极管902向电池本体1输送电流。
如图1所示，在一些示例中，电机3为两个。
电机3为两个，在绝大多少情况下，通过两个电机3同时向电池本体1输出脉冲电流即可满足电池本体1的加热效率，而通过两个电机3的设置，能够减少电机3的设置数量，降低电池系统的成本，节省车辆的安装空间，使得电池系统在车辆上的布局更为方便。
如图3所示，在一些示例中，电池系统还包括：加热组件，加热组件包括：第二电感4；第一二极管5，第一二极管5的一端连接于电池本体1的正极，另一端连接于第二电感4的第一端；第一IGBT6，与第一二极管5并联设置，一端连接于电池本体1的正极，另一端连接于第二电感4的第二端；第二二极管7，第二二极管7的一端连接于电池本体1的负极，另一端连接于第二电感4的第二端；第二IGBT8，与第二二极管7并联设置，一端连接于电池本体1的负极，另一端连接于第二电感4的第一端；其中，在第一IGBT6和第二IGBT8闭合的情况下，电池本体1向第二电感4放电，在第一IGBT6和第二IGBT8断开的情况下，第二电感4向电池本体1放电。
电池系统还包括了加热组件，而加热组件包括了第一二极管5、第一IGBT6、第二二极管7和第二IGBT8，在使用过程中，当第一IGBT6和第二IGBT8处于闭合状态时，电池本体1向第二电感4放电，第二电感4储能；当第一IGBT6和第二IGBT8处于断开状态时，第二电感4释放能量，第二电感4向电池本体1输出电流，因此在电池本体1所处的环境温度较低时，可以以第一频率控制第一IGBT6和第二IGBT8的开启和闭合，使得第二电感4在储能和释放电能之间进行切换，进而可以使加热组件向电池本体1输出脉冲电流，脉冲电流流经电池本体1，基于电池本体1的内阻即可产生热能。
如图5所示，根据本申请实施例的第二方面提出了一种电池系统的控制方法，用于控制上述任一技术方案的电池系统，控制方法包括：
步骤101：响应于电池本体加热指令。可以理解的是，电池本体加热指令可以是用户基于实际需求主动发出的，也可以是通过温度传感器检测环境温度，在基于预设温度与环境温度的差值大于第一阈值时主动生成的，当电池系统的控制装置接收到电池本体加热指令时，即可响应于电池本体加热指令。
步骤102：控制多个电机中的至少两个电机向电池本体输出脉冲电流。过多个电机中的部分电机向电池本体输出脉冲电流，脉冲电流流经电池本体，基于电池本体的内阻，电池本体即可发热，能够使电池本体处于较高的温度，能够提高电池本体的动力性能和充电性能。
本申请通过同时通过多个电机为电池本体输出脉冲电流，能够提高脉冲电流的强度，能够进一步提高电池本体的加热效率，能够提高电池本体的响应效率。
本申请实施例提供的电池系统的控制方法，通过多个电机直接向电池本体输出脉冲电流以为电池本体进行加热，而电机内阻有限，因此在为电池本体进行加热的过程中能量损耗率较低，绝大多数的能量会用于为电池本体进行加热，能够提高电池本体的加热效率。
在一些示例中，控制多个电机中的至少两个电机向电池本体输出脉冲电流的步骤包括：同步开启和关闭多个所述电机中的至少两个电机，以使两个电机输出的脉冲电流相叠加后再输送至输送电池本体。
同步开启和关闭多个电机中的至少两个电机，能够使两个电机输出的脉冲电流相叠加，使得输入到电池本体的脉冲电流的峰值得到显著的升高，进而能够使电池本体内产生更多的热能，能够提高电池本体的加热效率。
可以理解的是，当每个电机均包括了第一电感和控制组件，第一电感连接于电机的三相电路，控制组件设置在第一电感与三相电路的通路上的情况下，同步开启和关闭多个电机中的至少两个电机可以为同步开启和关闭控制两个电机的控制组件，即为两个控制组件的开启和关闭的切换频率形同且开启与关闭的时机相同，如此设置即可将两个电机输出的脉冲电流进行叠加，能够大大提高电池本体的加热效率。
在一些示例中，控制电机的控制组件在断开和闭合之间进行切换的频率可以为7000Hz至9000Hz。
可以理解的是，当电池系统包括了两个电机的情况下，需要控制两个电机同步开启或关闭。
在一些示例中，控制方法还包括：在接收到电池本体加热指令的情况下，获取电池本体的安全边界电流值；获取每个电机输出的脉冲电流的峰值；基于安全边界电流值与脉冲电流的峰值的比值确定电机的开启数量。
可以获取电池本体的安全边界电流，再基于安全边界电流与每个电机输出的脉冲电流的峰值的比值来确定电机的开启数量，如此设置一方面，能够明确电机的开启数量，避免电机开启的数量过多导致多个电机输出的脉冲电流的叠加值超过了电池本体的安全边界电流，而导致电池本体被击穿损坏；另一方面，能够使处于开启状态的电机输出的脉冲电流的叠加值接近于安全边界电流，能够在保障电池本体安全运行的前提下最大限度地提高加热效率。
在一些示例中，在电池系统包括加热组件，加热组件包括：第二电感；第一二极管，第一二极管的一端连接于电池本体的正极，另一端连接于第二电感的第一端；第一IGBT，与第一二极管并联设置，一端连接于电池本体的正极，另一端连接于第二电感的第二端；第二二极管，第二二极管的一端连接于电池本体的负极，另一端连接于第二电感的第二端；第二IGBT，与第二二极管并联设置，一端连接于电池本体的负极，另一端连接于第二电感的第一端的情况下，控制方法还包括：采集电池本体的当前温度；当当前温度低于第一阈值时，控制第一IGBT和第二IGBT以第一频率交替开启与闭合，以使脉冲电流通过电池本体。
如若检测到的电池本体的当前温度低于了第一阈值，则说明电池本体所处的环境温度很低，这种情况下可以通过多个电机和加热组件共同为电池本体进行加热，能够大大提高电池本体的加热效率。
在一些示例中，第一频率可以为7000Hz至9000Hz。
如图6所示，根据本申请实施例的第三方面提出了一种电池系统的控制装置，包括：存储器601，存储有计算机程序；处理器602，执行计算机程序；其中，处理器602在执行计算机程序时，实现如上述任一技术方案的控制方法。
本申请实施例提供的控制装置，过多个电机中的部分电机向电池本体输出脉冲电流，脉冲电流流经电池本体，基于电池本体的内阻，电池本体即可发热，能够使电池本体处于较高的温度，能够提高电池本体的动力性能和充电性能。
本申请通过同时通过多个电机为电池本体输出脉冲电流，能够提高脉冲电流的强度，能够进一步提高电池本体的加热效率，能够提高电池本体的响应效率。
本申请实施例提供的电池系统的控制装置，通过多个电机直接向电池本体输出脉冲电流以为电池本体进行加热，而电机内阻有限，因此在为电池本体进行加热的过程中能量损耗率较低，绝大多数的能量会用于为电池本体进行加热，能够提高电池本体的加热效率。
根据本申请实施例的第四方面提出了一种车辆，包括：如上述任一技术方案的电池系统；和如上述技术方案的控制装置，控制装置连接于电池系统，以实现如上述任一技术方案的控制方法。
本申请实施例提供的车辆，因包括了上述任一技术方案的电池系统，且能够通过控制装置实现如上述任一技术方案的控制方法，因此该车辆具备上述电池系统和控制方法的全部有益效果，在此不做赘述。
在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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单元必须具有特定的方向、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。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池系统，其特征在于，包括：
电池本体；
分线器，连接于所述电池本体的正极和负极；
多个电机，连接于所述分线器，所述电机用于向所述电池本体输出脉冲电流。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，
每个所述电机包括：第一电感和控制组件，所述第一电感连接于所述电机的三相电路，所述控制组件设置在所述第一电感与所述三相电路的通路上，在所述控制组件导通的情况下，所述电池本体向所述第一电感输出电流，在所述控制组件断开的情况下，所述第一电感向所述电池本体输出电流。
3.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述电机为两个。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池系统，其特征在于，还包括：加热组件，所述加热组件包括：
第二电感；
第一二极管，所述第一二极管的一端连接于所述电池本体的正极，另一端连接于所述第二电感的第一端；
第一IGBT，与所述第一二极管并联设置，一端连接于所述电池本体的正极，另一端连接于所述第二电感的第二端；
第二二极管，所述第二二极管的一端连接于所述电池本体的负极，另一端连接于所述第二电感的第二端；
第二IGBT，与所述第二二极管并联设置，一端连接于所述电池本体的负极，另一端连接于所述第二电感的第一端；
其中，在所述第一IGBT和所述第二IGBT闭合的情况下，所述电池本体向所述第二电感放电，在所述第一IGBT和所述第二IGBT断开的情况下，所述第二电感向所述电池本体放电。
5.一种电池系统的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1至4中任一项所述的电池系统，所述控制方法包括：
响应于电池本体加热指令；
控制多个所述电机中的至少两个电机向所述电池本体输出脉冲电流。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制多个所述电机中的至少两个电机向所述电池本体输出脉冲电流的步骤包括：
同步开启和关闭多个所述电机中的至少两个电机，以使两个电机输出的脉冲电流相叠加后再输送至输送电池本体。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还包括：
在接收到电池本体加热指令的情况下，获取所述电池本体的安全边界电流值；
获取每个所述电机输出的脉冲电流的峰值；
基于所述安全边界电流值与所述脉冲电流的峰值的比值确定所述电机的开启数量。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述电池系统包括加热组件，所述加热组件包括：第二电感；第一二极管，所述第一二极管的一端连接于所述电池本体的正极，另一端连接于所述第二电感的第一端；第一IGBT，与所述第一二极管并联设置，一端连接于所述电池本体的正极，另一端连接于所述第二电感的第二端；第二二极管，所述第二二极管的一端连接于所述电池本体的负极，另一端连接于所述第二电感的第二端；第二IGBT，与所述第二二极管并联设置，一端连接于所述电池本体的负极，另一端连接于所述第二电感的第一端的情况下，所述控制方法还包括：
采集电池本体的当前温度；
当所述当前温度低于第一阈值时，控制所述第一IGBT和所述第二IGBT以第一频率交替开启与闭合，以使脉冲电流通过所述电池本体。
9.一种电池系统的控制装置，其特征在于，包括：
存储器，存储有计算机程序；
处理器，执行所述计算机程序；
其中，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如权利要求5至8中任一项所述的控制方法。
10.一种车辆，其特征在于，包括：
如权利要求1至4中任一项所述的电池系统；和
如权利要求9所述的控制装置，所述控制装置连接于所述电池系统，以实现如权利要求5至8中任一项所述的控制方法。
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