提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池加熱方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池方法和系統(tǒng)，可根據(jù)鋰離子電池組加熱和充電需求，來分配制動(dòng)回收的電能，能最有效保護(hù)儲(chǔ)能鋰離子電池裝置和利用制動(dòng)回收的能量。能量控制單元通過監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度與荷電狀態(tài)SOC，判斷是否將制動(dòng)能量回收的電能執(zhí)行鋰離子電池組充電或鋰離子電池組加熱操作。系統(tǒng)包括能量轉(zhuǎn)化器、逆變器、能量控制單元和鋰離子電池組，鋰離子電池組內(nèi)設(shè)有連接于逆變器和能量控制單元的加熱器。同時(shí)還提供一種方法能高效的回收制動(dòng)能量，來提高鋰離子電池組的低溫性能，同時(shí)也提高了電動(dòng)汽車的低溫續(xù)航里程。
【專利說明】提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池加熱方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車能量回收領(lǐng)域，特別涉及一種可直接將制動(dòng)能量回收的電能應(yīng)用于電池系統(tǒng)加熱的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子動(dòng)力電池以其優(yōu)異的循環(huán)特性、高的比能量密度、比功率密度，成為目前研究最多電動(dòng)汽車動(dòng)力電源。但是成組后鋰離子電池組的低溫容量特性較差也是電動(dòng)汽車發(fā)展的障礙之一。為解決該問題，各整車廠及電池廠均做了大量的工作，包括設(shè)計(jì)動(dòng)力電池預(yù)熱加熱系統(tǒng)、改進(jìn)電池材料、對(duì)電池系統(tǒng)做絕緣加熱裝置，但效果均不太理想。電動(dòng)汽車在行駛的制動(dòng)過程中有很多能量未被利用，現(xiàn)有的制動(dòng)能量回收系統(tǒng)由于能量轉(zhuǎn)換的路徑較長(zhǎng)導(dǎo)致能量回收率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可以對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行加熱的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明提供一種電動(dòng)汽車電池加熱方法，能直接將制動(dòng)能量回收的電能輸送給電池加熱裝置為電池系統(tǒng)加熱，提高電動(dòng)汽車的低溫續(xù)航里程。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱方法，能量轉(zhuǎn)換單元將制動(dòng)能回收轉(zhuǎn)化為電能后，經(jīng)逆變器輸送至能量控制單元，能量控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度，并根據(jù)如下方法控制對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行加熱或充電:1)監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度是否小于或等于第一溫度限值，若是，則開啟加熱器對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行加熱；2)監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度是否上升至第二溫度限值，若否，則繼續(xù)開啟加熱器對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行持續(xù)加熱，若是，則關(guān)閉加熱器進(jìn)入步驟3) ；3)判斷此時(shí)鋰離子電池組溫度是否小于第三溫度限值，若是，則進(jìn)入步驟4) ；4)判斷鋰離子電池組的荷電狀態(tài)SOC是否小于鋰離子電池組的SOC限值，若是，則對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行充電。
[0005]較佳地，步驟I)監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度是否小于或等于第一溫度限值，若否，則進(jìn)一步判斷此時(shí)鋰離子電池組溫度是否小于或等于第三溫度限值，若是，則進(jìn)入步驟4)，若否，則對(duì)輔助儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電。
[0006]較佳地，步驟3)判斷此時(shí)鋰離子電池組溫度是否小于第三溫度限值，若否，則對(duì)輔助儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電。
[0007]較佳地，步驟4)判斷鋰離子電池組的荷電狀態(tài)SOC是否小于鋰離子電池組的SOC限值，若否，則對(duì)輔助儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電。
[0008]較佳地，第一溫度限值為電池允許充電溫度下限，第二溫度限值為電池適宜使用溫度下限，第三溫度限值為電池允許充放電溫度上限；第一溫度限值<第二溫度限值<第三溫度限值。
[0009]本發(fā)明還提供一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池加熱系統(tǒng)，包括依次連接的能量轉(zhuǎn)化器、逆變器和能量控制單元，所述能量控制單元連接有電池箱，電池箱內(nèi)設(shè)有鋰離子電池組，電池箱內(nèi)設(shè)有加熱器，加熱器連接于逆變器和能量控制單元。
[0010]較佳地，加熱器可拆卸的安裝于電池箱內(nèi)，緊貼設(shè)置于鋰離子電池組的底面。
[0011 ] 較佳地，能量控制單元為單片機(jī)。
[0012]較佳地，能量控制單元還連接有輔助儲(chǔ)能單元，輔助儲(chǔ)能單元為蓄電池或電容器。
[0013]較佳地，能量轉(zhuǎn)化器為發(fā)電機(jī)。
[0014]本發(fā)明的有益效果是在于本系統(tǒng)和方法可根據(jù)鋰離子電池組加熱和充電需求，來分配制動(dòng)回收的電能，能最有效保護(hù)儲(chǔ)能鋰離子電池裝置和利用制動(dòng)回收的能量。直接將制動(dòng)能量回收的電能輸送給電池加熱裝置為電池系統(tǒng)加熱，判斷電池組溫度狀態(tài)與荷電狀態(tài)，將制動(dòng)能量回收的能量選擇性的給電池充電或輔助電瓶充電，從而使電池組工作在最適環(huán)境，延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的低溫續(xù)航里程和使用壽命。
[0015]能量控制單元通過監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度與荷電狀態(tài)S0C，判斷是否將制動(dòng)能量回收的電能執(zhí)行鋰離子電池組充電或鋰離子電池組加熱操作。當(dāng)鋰離子電池組溫度低于鋰離子電池組允許充電溫度下限時(shí)啟動(dòng)電池加熱操作，加熱至電池適宜使用溫度下限時(shí)，判斷鋰離子電池組溫度是否低于電池允許充放電溫度上限，若是則進(jìn)一步判斷其荷電狀態(tài)SOC是否在限值范圍之內(nèi)，若是則對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行充電，否則對(duì)輔助儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電。能高效的回收制動(dòng)能量，來提高鋰離子電池組的低溫性能，同時(shí)也提高了電動(dòng)汽車的低溫續(xù)航里程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例加熱系統(tǒng)控制方法流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0019]如圖1所示本實(shí)施例的一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池加熱系統(tǒng)包括依次連接的能量轉(zhuǎn)化器、逆變器和電池箱，電池箱內(nèi)設(shè)有鋰離子電池組，鋰離子電池組連接于逆變器，還包括加熱器和能量控制單元，加熱器連接于逆變器，能量控制單元通過CAN總線與能量轉(zhuǎn)化器、逆變器、鋰離子電池組和加熱器連接，還包括輔助儲(chǔ)能單元，輔助儲(chǔ)能單元與逆變器和能量控制單元連接。圖1中虛線所示即為CAN總線，表示能量控制單元對(duì)其他部件進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制的信號(hào)流。本實(shí)施例的能量轉(zhuǎn)化器優(yōu)選為發(fā)電機(jī)，輔助儲(chǔ)能單元優(yōu)選為蓄電池或電容器，在鋰離子電池組內(nèi)還設(shè)置有連接于逆變器和能量控制單元的加熱器，加熱器可拆卸的安裝于鋰離子電池組內(nèi)，接收來經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)化過來的電能，由能量控制單元控制。
[0020]由于加熱器是可拆卸的，電動(dòng)汽車在寒區(qū)使用時(shí)，可將其安裝到電池包內(nèi)，而當(dāng)電動(dòng)汽車在相應(yīng)的溫度較高的環(huán)境下使用時(shí)，則可將其拆除而不影響電池本身的散熱。能量控制單元與鋰離子電池組及加熱器、輔助儲(chǔ)能單元通過強(qiáng)電線并行連接，能量控制單元通過CAN總線與能量轉(zhuǎn)換單元，逆變器，能量控制單元，輔助儲(chǔ)能單元，鋰離子電池組，電池加熱單元進(jìn)行通信，能控制鋰離子電池組與輔助儲(chǔ)能單元的充放電，并監(jiān)測(cè)鋰離子電池組內(nèi)電池溫度、電壓、電流、荷電狀態(tài)(SOC)等信息及輔助儲(chǔ)能單元的荷電狀態(tài)信息。
[0021]能量轉(zhuǎn)化器也即發(fā)電機(jī)用于將制動(dòng)時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，行車驅(qū)動(dòng)時(shí)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，逆變器用于交直流電之間的轉(zhuǎn)換，電池箱內(nèi)鋰離子電池組底面設(shè)有加熱器。
[0022]本實(shí)施例利用上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱方法，能量轉(zhuǎn)換單元將制動(dòng)能回收轉(zhuǎn)化為電能后，經(jīng)逆變器輸送至能量控制單元，能量控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度，并根據(jù)如下方法控制對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行加熱、充電或?qū)o助儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電，下述的第一溫度限值為電池允許充電溫度下限，第二溫度限值為電池適宜使用溫度下限，第三溫度限值為電池允許充放電溫度上限，其中電池允許充電溫度下限〈電池適宜使用溫度下限〈電池允許充放電溫度上限。本實(shí)施例中第一溫度限制:電池允許充電溫度下限為_5°C，第二溫度限制:電池適宜使用溫度下限為30°C，第二溫度限制:電池允許充放電溫度上限為45°C。
[0023]步驟1，監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度是否小于或等于第一溫度限值，若是，則開啟加熱器對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行加熱并進(jìn)入步驟2，若否，則進(jìn)入步驟3 ；
[0024]步驟2，監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度是否大于第二溫度限值，若否，則繼續(xù)開啟加熱器對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行持續(xù)加熱，若是，則關(guān)閉加熱器進(jìn)入步驟3 ；
[0025]步驟3，進(jìn)一步判斷此時(shí)鋰離子電池組溫度是否小于第三溫度限值，若是，則進(jìn)入步驟4，若否，則對(duì)輔助儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電；
[0026]步驟4，判斷鋰離子電池組的荷電狀態(tài)SOC是否小于鋰離子電池組的SOC限值，若是，則對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行充電，若否，則對(duì)輔助儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電。
[0027]能量控制單元通過監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度與荷電狀態(tài)S0C，判斷是否將制動(dòng)能量回收的電能執(zhí)行鋰離子電池組充電或鋰離子電池組加熱操作。當(dāng)鋰離子電池組溫度低于鋰離子電池組允許充電溫度下限時(shí)啟動(dòng)電池加熱操作，加熱至電池適宜使用溫度下限時(shí)，判斷鋰離子電池組溫度是否低于電池允許充放電溫度上限，若是則進(jìn)一步判斷其荷電狀態(tài)SOC是否在限值范圍之內(nèi)，若是則對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行充電，否則對(duì)輔助儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電。
[0028]本實(shí)施例可根據(jù)鋰離子電池組加熱和充電需求，來分配制動(dòng)回收的電能，能最有效保護(hù)儲(chǔ)能鋰離子電池裝置，并很好的利用制動(dòng)回收的能量。在鋰離子電池組允許條件下，制動(dòng)能量回收的電能可直接輸送給電池加熱裝置為電池系統(tǒng)加熱。另外輔助儲(chǔ)能單元也可直接為汽車提供驅(qū)動(dòng)的機(jī)械能，為電池加熱單元提供電能。在電動(dòng)汽車低溫啟動(dòng)時(shí)鋰離子電池組也可直接為電池加熱單元提供電能。
[0029]通過本實(shí)施例所提供的系統(tǒng)和方法，能高效的回收制動(dòng)能量，來提高鋰離子電池組的低溫性能，同時(shí)也提高了電動(dòng)汽車的低溫續(xù)航里程。
[0030]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱控制方法，其特征在于:能量轉(zhuǎn)換單元將制動(dòng)能回收轉(zhuǎn)化為電能后，經(jīng)逆變器輸送至能量控制單元，能量控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度，并根據(jù)如下方法控制對(duì)鋰離子電池組的加熱或充電: 1)監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度是否小于或等于第一溫度限值，若是，則開啟加熱器對(duì)所述鋰離子電池組進(jìn)行加熱； 2)監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度是否上升至第二溫度限值，若否，則繼續(xù)開啟加熱器對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行持續(xù)加熱，若是，則關(guān)閉加熱器進(jìn)入步驟3)； 3)判斷此時(shí)鋰離子電池組溫度是否小于第三溫度限值，若是，則進(jìn)入步驟4)； 4)判斷鋰離子電池組的荷電狀態(tài)SOC是否小于鋰離子電池組的SOC限值，若是，則對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱方法，其特征在于:所述步驟I)監(jiān)測(cè)鋰離子電池組溫度是否小于或等于第一溫度限值，若否，則進(jìn)一步判斷此時(shí)鋰離子電池組溫度是否小于或等于第三溫度限值，若是，則進(jìn)入步驟4)，若否，則對(duì)輔助儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱方法，其特征在于:所述步驟3)判斷此時(shí)鋰離子電池組溫度是否小于第三溫度限值，若否，則對(duì)輔助儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱方法，其特征在于:所述步驟4)判斷鋰離子電池組的荷電狀態(tài)SOC是否小于鋰離子電池組的SOC限值，若否，則對(duì)輔助儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱方法，其特征在于:所述第一溫度限值為電池允許充電溫度下限，所述第二溫度限值為電池適宜使用溫度下限，所述第三溫度限值為電池允許充放電溫度上限；所述第一溫度限值<所述第二溫度限值<所述第三溫度限值。
6.一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池加熱系統(tǒng)，包括依次連接的能量轉(zhuǎn)化器、逆變器和電池箱，所述電池箱內(nèi)設(shè)有鋰離子電池組，所述鋰離子電池組與所述逆變器連接，其特征在于:還包括加熱器和能量控制單元，所述加熱器與所述逆變器連接，所述能量控制單元通過CAN總線與所述能量轉(zhuǎn)化器、所述逆變器、所述鋰離子電池組和所述加熱器連接。
7.如權(quán)利要求6所述的一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述加熱器可拆卸的安裝于所述電池箱內(nèi)，緊貼設(shè)置于所述鋰離子電池組的底面。
8.如權(quán)利要求6所述的一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述能量控制單元為單片機(jī)單元。
9.如權(quán)利要求8所述的一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池加熱系統(tǒng)，其特征在于:還包括輔助儲(chǔ)能單元，所述輔助儲(chǔ)能單元與所述逆變器和所述能量控制單元連接，所述輔助儲(chǔ)能單元為蓄電池或電容器。
10.如權(quán)利要求6所述的一種提高電動(dòng)汽車低溫續(xù)航里程的動(dòng)力電池加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述能量轉(zhuǎn)化器為發(fā)電機(jī)。
【文檔編號(hào)】H01M10/625GK103887578SQ201410113551
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】劉曉康, 劉爽, 楊問弘, 吳杰余, 朱立賓, 劉坤, 潘麗娜, 懷慧 申請(qǐng)人:東風(fēng)汽車公司