CN211182456U - 电池包预加热系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池包预加热系统及汽车，属于电动汽车技术领域。系统包括：电池包、电流传感器、继电器与加热器；继电器包括：正继电器、负继电器、预充继电器、快充正继电器、快充负继电器与加热继电器；电池包的一端与电流传感器的一端连接，电流传感器的一路与正继电器连接，另一路与预充继电器连接，正继电器与预充继电器连接后一路与加热继电器连接，另一路与快充正继电器连接，快充正继电器的另一端用于与充电插件连接；电池包的一路与负继电器连接，另一路与快充负继电器的一端连接，快充负继电器的另一端用于与充电插件连接，负继电器的另一端分为两路，一路与加热器连接，另一路用于与充电插件连接，加热器另一端与加热继电器连接。

Description

电池包预加热系统及汽车

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电池包预加热系统及汽车。

背景技术

新能源汽车是目前汽车行业发展的趋势，且新能源汽车产销量逐年迅速增加，但因为新能源纯电动汽车绝大多数采用锂电池，锂电池具有严重的低温受限性质，低于0℃后电池正负极材料活性、电解液导电性会降低，锂电池性能下降，电池容量降低，极大缩短了续航里程，且为保护电池寿命，低温环境中BMS管理系统会使电池包限功率输出，这直接导致驱动电机只能低功率运行，降低了车辆的行驶性能，温度更低时电池不允许放电，电动汽车无法行驶。

目前市场上纯电动汽车的电池包预加热主要采用充电桩提供的电能进行电池包加热或采用电动车本身的锂电池包电能进行预热。

申请人发现相关技术至少存在以下问题：

但采用充电桩加热有很大局限性，只有电动车在充电时才能加热电池包，电动车不需要充电且在低温环境下，则电池包就无法加热；采用电动车本身的锂电池包电能进行预热本质还是在低温环境下强制锂电池包进行放电，会使严重影响锂电池包的寿命。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种电池包预加热系统，可解决采用充电桩加热有很大局限性，只有电动车在充电时才能加热电池包，电动车不需要充电且在低温环境下，则电池包就无法加热；采用电动车本身的锂电池包电能进行预热本质还是在低温环境下强制锂电池包进行放电，会使严重影响锂电池包的寿命的技术问题。技术方案如下：

一方面，提供了一种电池包预加热系统，所述系统包括：电池包、电流传感器、继电器与加热器；

所述继电器包括：正继电器、负继电器、预充继电器、快充正继电器、快充负继电器以及加热继电器；

所述电池包的一端与所述电流传感器的一端连接，所述电流传感器的另一端分别与所述正继电器、所述预充继电器连接，所述正继电器与所述预充继电器并联连接后分别与所述加热继电器、所述快充正继电器连接，所述快充正继电器的另一端用于与充电插件连接；

所述电池包的另一端分为别与所述负继电器、所述快充负继电器的一端连接，所述快充负继电器的另一端用于与充电插件连接，所述负继电器的另一端分为两路，一路与所述加热器连接，另一路用于与插件连接，所述加热器另一端与所述加热继电器连接。

可选地，所述系统还包括：主保险丝，所述主保险丝设置在所述电池包内，所述主保险丝用于所述电池包过载保护。

可选地，所述系统还包括：预充电阻，所述预充电阻一端与所述预充继电器连接，另一端与所述快充正继电器连接。

可选地，所述系统还包括：加热器保险丝，所述加热器保险丝的一端与所述加热器连接，另一端与所述加热继电器连接。

可选地，所述系统还包括：电池管理系统，所述电池管理系统用于监测所述电池包的电量状况。

可选地，所述系统还包括：整车控制器，所述整车控制器与所述电池管理系统电性连接，所述整车控制器用于请求所述电池管理系统控制所述继电器的开关和闭合。

可选地，所述系统还包括：车载充电机，所述车载充电机用于与所述电池包连接。

可选地，所述电池包包括多个电池组，多个电池组中的一个电池一端与所述电流传感器连接，另一端与所述负继电器连接。

可选地，多个所述电池组为蓄电池。

另一方面，提供了一种汽车，所述汽车包括上述任一所述的电池包预加热系统。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请通过将电池包与加热器分开，利用外部电源或者电池对低温下的电池包进行行驶前的加热以及在行车过程中的加热；其中在慢充枪连接的状态下，本系统可以利用外部电源供电对电池进行加热，有利于保持电池包的电量，提升续航里程；在快充或者慢充前利用外部电源对电池进行加热，减少快充或者慢充所需要的充电时长。保证电池包在进行充电时始终处于正常工作温度，避免低温环境下对电池包进行充电而导致缩短电池包的使用寿命。本申请可有效地提高电池包的使用寿命和充电效率，延长电动汽车的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的电池包预加热系统结构示意图；

图2是本申请实施例提供的电池充放电能力和加热目标温度阈值；

图3是本申请实施例提供的电池充放电能力和加热目标温度阈值。

附图标记分别表示：

1-电池包，2-电流传感器，3-继电器，31-正继电器，32-负继电器，33-预充继电器，34-快充正继电器，35-快充负继电器，36-加热继电器，4-加热器，5-主保险丝，6-预充电组，7-加热器保险丝。

具体实施方式

除非另有定义，本申请实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

一方面，本申请实施例提供了一种电池包预加热系统，如图1所示，该系统包括：电池包1、电流传感器2、继电器3与加热器4。

继电器3包括：正继电器31、负继电器32、预充继电器33、快充正继电器34、快充负继电器35以及加热继电器36。

电池包1的一端与电流传感器2的一端连接，电流传感器2的另一端分别与正继电器31、预充继电器33连接，正继电器31与预充继电器33并联连接后分别与加热继电器36、快充正继电器34连接，快充正继电器34的另一端用于与充电插件连接。

电池包1的另一端分为别与负继电器32、快充负继电器35的一端连接，快充负继电器35的另一端用于与充电插件连接，负继电器32的另一端分为两路，一路与加热器4连接，另一路用于与充电插件连接，加热器4另一端与加热继电器36连接。

本申请实施例提供的装置至少具有以下技术效果：

本申请通过将电池包1与加热器4分开，利用外部电源或者电池对低温下的电池包1进行行驶前的加热以及在行车过程中的加热；其中在慢充枪连接的状态下，本系统可以利用外部电源供电对电池进行加热，有利于保持电池包1的电量，提升续航里程；在快充或者慢充前利用外部电源对电池进行加热，减少快充或者慢充所需要的充电时长。保证电池包1在进行充电时始终处于正常工作温度，避免低温环境下对电池包1进行充电而导致缩短电池包1的使用寿命。本申请可有效地提高电池包1的使用寿命和充电效率，延长电动汽车的使用寿命。

以下将通过可选地实施例进一步地描述本申请实施例提供的系统。

可选地，该系统还包括：主保险丝5，主保险丝5设置在电池包1内，主保险丝5用于电池包1过载保护。

需要说明的是，当电池包1中的电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。因此，通过在电池包1的电路中安置主保险丝5，主保险丝5会在电流异常升高到一定的高度和热度的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。

可选地，该系统还包括：预充电阻6，预充电阻6一端与预充继电器33连接，另一端与快充正继电器34连接。

需要说明的是，预充电阻6是在整车高压上电初期对电容进行缓慢充电的电阻，如果没有预充电阻6，充电电流过大会击穿电容。高压电直接加在电容上，相当于瞬间短路，过大的短路电流会损坏高压电气元件。

可选地，该系统还包括：加热器保险丝7，加热器保险丝7的一端与加热器4连接，另一端与加热继电器36连接。

可以理解的是，加热器4为高功率容器，因此在加热器4与加热继电器36之间设置加热器保险丝7，对加热器4起到过载保护作用。

可选地，该系统还包括：电池管理系统，电池管理系统用于监测电池包1的电量状况。

电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，简称BMS)为保护动力电池使用安全的控制系统，时刻监控电池的使用状态，通过必要措施缓解电池组的不一致性，为新能源车辆的使用安全提供保障。可选地，BMS具有以下功能：容量预测SOC：在充放电过程中在线实时监测电池容量，随时给出电池系统的剩余容量；过流、过压、温度保护：当电池系统出现过流、过压、匀压和温度超标时，能自动切断电池充放电回路，并通知BMS发出示警信号；自动充电控制：当电池的荷电量不足45％时，根据当前电压，对充电电流提出要求，当达到或是超过70％的荷电量时停止充电；充电均衡：在充电过程中，通过调整单节电池充电电流方式，保证系统内所有电池的电池端电压在每一时刻有良好的一致性；自检报警：自动检测电池功能是否正常，及时对电池有效性进行判断，若发现系统中有电池失效或是将要失效或是与其它电池不一致性增大时，则通知管理系统发出示警信号；通讯功能：采用CAN总线的方式与整车管理系统进行通讯；参数设置：可以设置BMS运行的各种参数；上位机管理系统：电池管理系统设计了相应的上位机管理系统，可以通过串口读取实时数据，可实现BMS数据的监控、数据转储和电池性能分析等功能，数据可灵活接口监视器、充电机、警报器、变频器、功率开关、继电器开关等，并可与这些设备联动运行。

可选地，该系统还包括：整车控制器，整车控制器与电池管理系统电性连接，整车控制器用于请求电池管理系统控制继电器3的开关和闭合。

整车控制器可以控制电池包1预加热系统中的继电器的开合与关闭，实现对电池包1的加热和充电，还可以控制电动车电机的启动、运行、进退、速度与停止。

可选地，该系统还包括：车载充电机，车载充电机用于与电池包1连接。

车载充电机固定安装在电动汽车上，可以为电动汽车动力电池，安全、自动充满电，充电机依据BMS提供的数据，动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。

可选地，电池包1包括多个电池组，多个电池组中的一个电池一端与电流传感器2连接，另一端与负继电器32连接。

可选地，该多个电池组为蓄电池。

需要说明的是，本申请实施例提供的系统，可以在不对电池包1进行充电前提下，且汽车行驶前的加热以及行驶过程中的加热；可以在汽车进行慢充电的状态下，且汽车行驶前的加热；在慢充前及慢充过程中的加热；在快充前及快充过程中的加热。

作为一种示例，在不对电池包1进行充电前提下，且汽车行驶前的加热以及行驶过程中需要对电池包1进行加热。需要说明的是，使用电池作为电源对电池包1加热时，需满足SOC(电池电量)大于第一电量阈值，例如电池电量的20％；但是使用外接电源进行电池加热时，对SOC不做限制。

电池充放电能力的温度阈值如图2所示。参见图2，当电池电芯温度低于第一温度阈值时，例如-30℃时，电池禁止放电；当电池电芯温度低于第二温度阈值时，例如-20℃，高于第一温度阈值时，允许电池加热，同时也允许汽车转换器DCDC(Direct Current，简称DCDC)工作。当电池电芯温度高于第二温度阈值，低于第三温度阈值，例如-15℃时，允许PTready(Power Train，动力系统，简称：PT)，即动力系统可以准备开启。当电池电芯温度高于第三温度阈值小于第四温度阈值，例如-13℃时，允许电池通过慢充充电，即通过汽车的车载充电机进行充电。当电池电芯的温度高于第四温度阈值，例如-10℃时，允许电池快充，即通过与直流充电桩连接进行充电。

需要说明的是，电池包1中包括多组蓄电池，每个蓄电池中均有电池芯。BMS检测电池芯最低温度小于或等于第一温度阈值，例如-30℃，则禁止通过电池放电对电池包1加热。

在不对汽车进行快充，也不进行慢充的情况下，如果此时汽车电池的温度较低，在该温度下禁止行车，此时，可以通过电池加热功能可以实现行车，并提升低温行驶动力性及经济性。

作为一种示例，当有高压上电请求，例如，请求打开汽车内空调等请求，整车控制器会进行电池加热需求判断。若电芯最低温度第六温度阈值，例如-10℃，整车控制器判断为电池有放电加热需求，在完成高压上电后，整车控制器请求闭合加热继电器36；需要说明的是，当在上述状态下，完成高压上电后，此时正继电器31和负继电器32均闭合，加热继电器36断开；当完成高压上电请求开始为电池包1加热时，加热继电器36闭合，正继电器31和负继电器32均闭合。

当BMS检测到电池包1中电池芯的温度大于等于第一温度阈值，例如-30℃，或小于第二温度阈值，例如-20℃，则禁止PT ready，仅允许对电池包1进行加热；当BMS检测到电池包1中电池芯的温度大于等于第二温度阈值，例如-20℃，则允许PT ready同时允许使用空调等高压上电请求，并同时允许对电池加热。当电池加热至第六温度阈值，例如5℃时，停止加热，断开加热继电器36。若温度降低到第五温度阈值，例如-10℃时，则重新开启加热，闭合加热继电器36。如此，不断地进行循环。

作为一种示例，在低温条件下，当有高压上电请求如预约空调加热或者人员在车内使用空调，为了不损失电池电量，仅通过车载充电机供电对电池进行加热。在此种状态下时，通过车载电机对电池包1进行加热，此时，只有加热继电器36闭合，其他的继电器均断开。

当有高压上电请求且整车控制器接收到车载充电机慢充枪连接的信号，整车控制器不请求电池高压上电，直接请求车载充电机进入加热模式，并闭合加热继电器36，开始为电池加热。电池加热需求的判断同不插枪状态。需要说明的是，当在上述状态下对电池包1进行加热时，加热继电器36与闭合，其他的继电器均断开。

作为一种示例，在有慢充需求时，整车控制器监测电芯最低温度低于第七温度阈值，例如-10℃，不请求电池高压上电，直接请求车载充电机进入加热模式，并闭合加热继电器36，参见图3，若充电过程中温度再次下降，到第七温度阈值，例如-10℃，再次开启加热，闭合加热继电器36，到第八温度阈值，例如5℃，重新断开加热继电器36。需要说明的是，当在上述状态下对电池包1进行加热时，加热继电器36闭合，其他的继电器均断开。

作为一种示例，在有快充需求时，整车控制器请求电池高压上电，电池对整车预充，完成预充后，闭合快充继电器，打开正继电器31，检测到电芯最低温度第九温度阈值，例如10℃，闭合加热继电器36，检测到电芯最低温度第十温度阈值，例如15℃，请求断开加热继电器36，静置均温，均温完成，闭合正继电器31，继续快充。需要说明的是，当在上述状态下对电池包1进行加热时，快充正继电器34、快充负继电器35、加热继电器36与负继电器32闭合，其他的继电器均断开。

需要说明的是，图3中，箭头指向的方向为不开启加热，箭头背离的方向为开启加热。

作为一种示例，当放电加热目标温度高于第六温度阈值，并且在向第五温度阈值降低时，此时，不开启加热；当放电加热目标温度将地址第五温度阈值以后，开启加热，使温度升至第六温度阈值后不再加热，如此不断地循环。

当慢充加热目标温度高于第八温度阈值，并且在第七温度阈值与第八温度阈值之间时，不开启加热；当慢充加热目标温度降低至第七温度阈值后开启加热，温度上升至第八温度阈值后不再加热，如此不断地循环。

当快充加热目标温度高于第十温度阈值，且位于第十温度阈值与第九温度阈值之间时，不开启加热；当快充加热目标温度下降至第九温度阈值后开启加热，使温度上升至第十温度阈值后不再加热，如此不断地循环。

需要说明的是，关于第五温度阈值、第六温度阈值、第七温度阈值、第八温度阈值、第九温度阈值以及第十温度阈值已经在上述进行了举例，此处不再赘述。

另一方面，本申请实施例提供了一种汽车，该汽车包括上述任一的电池包1预加热系统。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本申请的说明性实施例，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池包预加热系统，其特征在于，所述系统包括：电池包(1)、电流传感器(2)、继电器(3)与加热器(4)；

所述继电器(3)包括：正继电器(31)、负继电器(32)、预充继电器(33)、快充正继电器(34)、快充负继电器(35)与加热继电器(36)；

所述电池包(1)的一端与所述电流传感器(2)的一端连接，所述电流传感器(2)的另一端分别与所述正继电器(31)、所述预充继电器(33)连接，所述正继电器(31)与所述预充继电器(33)并联连接后分别与所述加热继电器(36)、所述快充正继电器(34)连接，所述快充正继电器(34)的另一端用于与充电插件连接；

所述电池包(1)的另一端分别与所述负继电器(32)、所述快充负继电器(35)的一端连接，所述快充负继电器(35)的另一端用于与充电插件连接，所述负继电器(32)的另一端分为两路，一路与所述加热器(4)连接，另一路用于与充电插件连接，所述加热器(4)另一端与所述加热继电器(36)连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：主保险丝(5)，所述主保险丝(5)设置在所述电池包(1)内，所述主保险丝(5)用于所述电池包(1)过载保护。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：预充电阻(6)，所述预充电阻(6)一端与所述预充继电器(33)连接，另一端与所述快充正继电器(34)连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：加热器保险丝(7)，所述加热器保险丝(7)的一端与所述加热器(4)连接，另一端与所述加热继电器(36)连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：电池管理系统，所述电池管理系统用于监测所述电池包(1)的电量状况。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：整车控制器，所述整车控制器与所述电池管理系统电性连接，所述整车控制器用于请求所述电池管理系统控制所述继电器(3)的开关和闭合。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：车载充电机，所述车载充电机用于与所述电池包(1)连接。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池包(1)包括多个电池组，多个电池组中的一个电池一端与所述电流传感器(2)连接，另一端与所述负继电器(32)连接。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，多个所述电池组为蓄电池。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括权利要求1-9任一所述的电池包预加热系统。

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