一種動(dòng)力電池系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種動(dòng)力電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電池支路、加熱支路以及電池系統(tǒng)控制器；所述電池支路包括動(dòng)力電池以及與動(dòng)力電池串聯(lián)的至少一個(gè)電池支路通斷控制單元；所述加熱支路包括加熱單元以及與加熱單元串聯(lián)的至少一個(gè)加熱支路通斷控制單元；所述電池系統(tǒng)控制器能夠控制所述電池支路通斷控制單元和所述加熱支路通斷控制單元的通斷，在預(yù)定條件下選擇所述動(dòng)力電池或所述動(dòng)力電池之外的能量源驅(qū)動(dòng)所述加熱單元，對(duì)所述動(dòng)力電池進(jìn)行加熱。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種動(dòng)力電池系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及汽車(chē)新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及汽車(chē)的動(dòng)力電池系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今鋰電池在電動(dòng)車(chē)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的逐步推廣，電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行的環(huán)境也越來(lái)越復(fù)雜，在低溫下進(jìn)行充放電的需求也更加緊迫。由于電池自身的溫度特性，導(dǎo)致其在低溫環(huán)境下充放電功率不足，嚴(yán)重影響電池系統(tǒng)的性能。
[0003]目前，解決電池低溫充電的問(wèn)題最為常見(jiàn)的方案是，僅利用充電機(jī)作為能量源給電池系統(tǒng)加熱，使電池系統(tǒng)達(dá)到能夠充電的溫度。但是由于種種原因，充電機(jī)作為能量源，能量源單一，且存在很多的匹配問(wèn)題導(dǎo)致加熱過(guò)程失敗，最重要的是如果車(chē)輛處于運(yùn)行狀態(tài)無(wú)法給電池加熱從而使其工作在不適宜的溫度，則不能發(fā)揮電池充放電性能。并且，由于電池處于低溫環(huán)境下不能回饋車(chē)輛制動(dòng)能量，導(dǎo)致了很大的能源浪費(fèi)。
[0004]另外，電池系統(tǒng)在加熱的安全性方面也必須要充分的考慮。
[0005]考慮到上述問(wèn)題，有必要設(shè)計(jì)一種能合理有效利用電池自身或充電機(jī)、回饋電機(jī)、其他車(chē)載動(dòng)力系統(tǒng)作為能量源給電池加熱的動(dòng)力電池系統(tǒng)，使電池處于適宜的溫度以獲得最優(yōu)化充放電功率，在解決低溫環(huán)境充電困難的同時(shí)提高電池的動(dòng)力性和整車(chē)經(jīng)濟(jì)性和電池系統(tǒng)的安全性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種動(dòng)力電池系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或更多個(gè)問(wèn)題。
[0007]在本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種動(dòng)力電池系統(tǒng)，該動(dòng)力電池系統(tǒng)包括電池支路、加熱支路以及電池系統(tǒng)控制器；
[0008]所述電池支路包括動(dòng)力電池以及與動(dòng)力電池串聯(lián)的至少一個(gè)電池支路通斷控制單元；
[0009]所述加熱支路包括加熱單元以及與加熱單元串聯(lián)的至少一個(gè)加熱支路通斷控制單元；
[0010]所述電池系統(tǒng)控制器能夠控制所述電池支路通斷控制單元和所述加熱支路通斷控制單元的通斷，在預(yù)定條件下選擇所述動(dòng)力電池或所述動(dòng)力電池之外的能量源驅(qū)動(dòng)所述加熱單元，對(duì)所述動(dòng)力電池進(jìn)行加熱。
[0011]進(jìn)一步地，所述加熱支路可與所述電池支路并聯(lián)。
[0012]進(jìn)一步地，所述動(dòng)力電池系統(tǒng)還可包括動(dòng)力電池輸入輸出線路和輸入輸出端口，所述動(dòng)力電池輸入輸出線路上設(shè)置有電池輸入輸出通斷控制單元，所述電池系統(tǒng)控制器在所述動(dòng)力電池被加熱時(shí)控制所述電池輸入輸出通斷控制單元斷開(kāi)。
[0013]進(jìn)一步地，所述至少一個(gè)加熱支路通斷控制單元為分別置于所述加熱單元兩端的第一加熱支路通斷控制單元和第二加熱支路通斷控制單元，所述第一加熱支路通斷控制單元和所述第二加熱支路通斷控制單元中的每一個(gè)為開(kāi)關(guān)，優(yōu)選地為高頻或低頻開(kāi)關(guān)。優(yōu)選的，高頻開(kāi)關(guān)可以為MOSFET或者IGBT;優(yōu)選的，低頻開(kāi)關(guān)可以為繼電器。
[0014]進(jìn)一步地，所述加熱支路還包括電流測(cè)量單元，該電流測(cè)量單元監(jiān)測(cè)流過(guò)所述加熱單元的電流并且將測(cè)量結(jié)果傳送給所述電池系統(tǒng)控制器，所述電池系統(tǒng)控制器根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果來(lái)控制所述加熱支路通斷控制單元。
[0015]進(jìn)一步地，所述加熱支路通斷控制單元包括低壓驅(qū)動(dòng)電路，且所述加熱支路還包括低壓溫控開(kāi)關(guān)，以在加熱單元或動(dòng)力電池的溫度超過(guò)預(yù)定值的情況下自動(dòng)斷開(kāi)所述加熱支路通斷控制單元的低壓驅(qū)動(dòng)電路，以斷開(kāi)所述加熱支路通斷控制單元。
[0016]本實(shí)用新型的動(dòng)力電池系統(tǒng)能夠使用多種能量源(如電池自身或者充電機(jī)、回饋電機(jī)、其他車(chē)載動(dòng)力系統(tǒng)等)給動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱，能適應(yīng)更加復(fù)雜的工況，并且在提高電池的動(dòng)力性和整車(chē)經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)提高了電池系統(tǒng)的安全性。
[0017]本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，能夠用本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的目的和優(yōu)點(diǎn)不限于以上具體所述，并且根據(jù)以下詳細(xì)說(shuō)明將更清楚地理解本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)的上述和其他目的。
[0018]應(yīng)當(dāng)理解，前述大體的描述和后續(xù)詳盡的描述均為示例性說(shuō)明和解釋?zhuān)⒉粦?yīng)當(dāng)用作對(duì)本實(shí)用新型所要求保護(hù)內(nèi)容的限制。
【附圖說(shuō)明】
[0019]參考隨附的附圖，本實(shí)用新型更多的目的、功能和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)本實(shí)用新型實(shí)施方式的如下描述得以闡明，在附圖中:
[0020]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型動(dòng)力電池系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0021]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型動(dòng)力電池系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示意圖；
[0022]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型動(dòng)力電池系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示意圖；
[0023]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型動(dòng)力電池系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示意圖；
[0024]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型動(dòng)力電池系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示意圖；以及
[0025]圖6為根據(jù)本實(shí)用新型動(dòng)力電池系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0027]110:動(dòng)力電池系統(tǒng)；120:加熱支路通斷控制單元；
[0028]130:電池系統(tǒng)控制器;140:加熱單元；150:加熱支路；
[0029]160:電池支路通斷控制單元；170:電池支路；180:動(dòng)力電池；
[0030]190:輸出輸入端口；
[0031 ]210:動(dòng)力電池系統(tǒng);221:加熱支路通斷控制單元；
[0032]231:低壓溫控開(kāi)關(guān);230:電池系統(tǒng)控制器;240:加熱單元；
[0033]222:熱熔斷裝置;250:加熱支路;261:電池支路通斷控制單元；
[0034]262:電池輸入輸出通斷控制單元;270:電池支路；
[0035]280:動(dòng)力電池;290:動(dòng)力電池輸入輸出端口 ；
[0036]310:動(dòng)力電池系統(tǒng);321:加熱支路通斷控制單元；
[0037]331:低壓溫控開(kāi)關(guān);330:電池系統(tǒng)控制器;340:加熱單元；
[0038]322:熱熔斷裝置;350:加熱支路;361:電池支路通斷控制單元；
[0039]362:電池輸入輸出通斷控制單元;370:電池支路；
[0040]380:動(dòng)力電池;391:動(dòng)力電池輸入輸出端口 ；
[0041 ]392:外部能量源輸入端口 ；
[0042]410:動(dòng)力電池系統(tǒng);421:第一加熱支路通斷控制單元；
[0043]431:低壓溫控開(kāi)關(guān);430:電池系統(tǒng)控制器;440:加熱單元；
[0044]422:熱熔斷裝置;423:第二加熱支路通斷控制單元；
[0045]450:加熱支路;461:電池支路通斷控制單元；
[0046]462:電池輸入輸出通斷控制單元;470:電池支路；
[0047]480:動(dòng)力電池;491:動(dòng)力電池輸入輸出端口 ；
[0048]492:外部能量源輸入端口 ；
[0049]510:動(dòng)力電池系統(tǒng);521:第一加熱支路通斷控制單元；
[0050]531:低壓溫控開(kāi)關(guān);530:電池系統(tǒng)控制器;540:加熱單元；
[0051 ]522:熱熔斷裝置;523:第二加熱支路通斷控制單元；
[0052]524:加熱支路電流測(cè)量單元;550:加熱支路；
[0053]561:電池支路通斷控制單元;562:電池輸入輸出通斷控制單元；
[0054]570:電池支路;580:動(dòng)力電池;591:動(dòng)力電池輸入輸出端口；
[0055]592:外部能量源輸入端口 ；
[0056]610:動(dòng)力電池系統(tǒng);621:第一加熱支路通斷控制單元；
[0057]631:低壓溫控開(kāi)關(guān);630:電池系統(tǒng)控制器;640:加熱單元；
[0058]622:熱熔斷裝置;623:第二加熱支路通斷控制單元；
[0059]624:加熱支路電流測(cè)量單元;650:加熱支路；
[0060]661:電池支路通斷控制單元;662:電池輸入輸出通斷控制單元；
[0061 ]670:電池支路;680:動(dòng)力電池;690:動(dòng)力電池輸入輸出端口。
【具體實(shí)施方式】
[0062]下面，對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。這些優(yōu)選實(shí)施方式的示例在附圖中進(jìn)行了例示。附圖中所示和根據(jù)附圖描述的本實(shí)用新型的實(shí)施方式僅僅是示例性的，并且本實(shí)用新型的技術(shù)精神及其主要操作不限于這些實(shí)施方式。
[0063]在此，還需要說(shuō)明的是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本實(shí)用新型，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本實(shí)用新型的方案密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本實(shí)用新型關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。
[0064]在下文中，將參考附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同或類(lèi)似的部件，或者相同或類(lèi)似的步驟。
[0065]參照?qǐng)D1所示，本實(shí)用新型提供了一種動(dòng)力電池系統(tǒng)110，具有低溫加熱功能，該動(dòng)力電池系統(tǒng)包括:電池支路170、用于對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行加熱的加熱支路150以及電池系統(tǒng)控制器130。其中，電池支路170包括動(dòng)力電池180以及與動(dòng)力電池串聯(lián)的電池支路通斷控制單元160，動(dòng)力電池180用于輸出電流或接受充電電流，電池支路通斷控制單元160用于斷開(kāi)或者連通電池支路。加熱支路150包括加熱單元140以及與加熱單元140串聯(lián)的加熱支路通斷控制單元120，加熱單元140貼近動(dòng)力電池，用于對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行加熱，加熱支路通斷控制單元120用于斷開(kāi)或者連通動(dòng)力電池加熱支路。電池系統(tǒng)控制器130與電池支路170和加熱支路150連接，用于控制電池支路170、加熱支路150等電路中的通斷控制單元(即電池支路通斷控制單元160和加熱支路通斷控制單元120)的通斷，從而在電池需要加熱時(shí)選擇動(dòng)力電池或動(dòng)力電池之外的能夠提供能量的能量提供裝置(能量源)驅(qū)動(dòng)加熱單元，對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行加熱;在不需要加熱時(shí)將加熱支路通斷控制單元120斷開(kāi)，以將加熱支路與其他回路或者器件隔離。
[0066]在圖1所示的實(shí)施例中，加熱支路150與電池支路170并聯(lián)，此時(shí)，加熱支路的一端連接在動(dòng)力電池的一端且與動(dòng)力電池之間存在至少一個(gè)通斷控制單元(例如為開(kāi)關(guān))，加熱支路的另一端直接或者通過(guò)一個(gè)通斷控制單元(例如為開(kāi)關(guān))連接到動(dòng)力電池的另一端。但本實(shí)用新型并不限于此，加熱支路和電池支路也可以彼此獨(dú)立地形成回路，實(shí)現(xiàn)各自的功會(huì)K。
[0067]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，加熱單元140例如可以是利用能量源加熱的加熱片，但本實(shí)用新型并不限于此，還可以是其他能夠被加熱的部件。
[0068]在加熱單元140并聯(lián)到電池兩端時(shí)，中間隔了一個(gè)電池支路通斷控制單元160，在對(duì)電池加熱時(shí)電池支路通斷控制單元160可將電池支路斷開(kāi)，這樣可以防止對(duì)電池加熱的時(shí)候電池被充電，同時(shí)又保留了電池對(duì)加熱單元提供能量進(jìn)行自加熱的功能(在利用電池驅(qū)動(dòng)加熱單元時(shí)，電池支路通斷控制單元160閉合)。
[0069]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，電池系統(tǒng)控制器130可基于預(yù)定的加熱條件來(lái)判斷動(dòng)力電池是否需要加熱。在確定動(dòng)力電池是否需要加熱時(shí)，電池系統(tǒng)控制器130判斷動(dòng)力電池是否滿足加熱條件，如果不滿足加熱條件，則通過(guò)加熱支路通斷控制單元120使加熱支路150斷開(kāi)，防止通過(guò)加熱單元140對(duì)電池進(jìn)行加熱，從而保護(hù)動(dòng)力電池和加熱支路;如果滿足加熱條件，則通過(guò)加熱支路通斷控制單元接通加熱支路，從而由動(dòng)力電池或者動(dòng)力電池之外的能夠提供能量的能量源驅(qū)動(dòng)加熱單元對(duì)動(dòng)力電池加熱，或者利用多個(gè)能量源同時(shí)驅(qū)動(dòng)加熱單元對(duì)動(dòng)力電池加熱。
[0070]在利用動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)加熱單元的情況下，電池系統(tǒng)控制器130控制電池支路通斷控制單元閉合電池支路，動(dòng)力電池可直接驅(qū)動(dòng)加熱單元。
[0071]在利用能夠提供能量的其他能量源驅(qū)動(dòng)加熱單元的情況下，電池系統(tǒng)控制器130通過(guò)控制電池支路通斷控制單元，使電池支路斷開(kāi)，以防止動(dòng)力電池低溫下被誤充電；或者使電池支路和加熱支路耦合，以使得在加熱過(guò)程中動(dòng)力電池仍能夠輸出電流或者接受充電。
[0072]在本實(shí)用新型另一優(yōu)選實(shí)施例中，電池系統(tǒng)控制器130可對(duì)整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行檢查:電池系統(tǒng)控制器130判斷動(dòng)力電池系統(tǒng)110是否存處于故障狀態(tài)，如果處于故障狀態(tài)，則電池系統(tǒng)控制器130報(bào)告故障并且斷開(kāi)電池支路170;如果動(dòng)力電池系統(tǒng)110處于無(wú)故障狀態(tài)，則電池系統(tǒng)控制器130確定動(dòng)力電池是否需要加熱，如果需要加熱，則控制加熱支路對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行加熱。在加熱前，電池系統(tǒng)控制器130可檢測(cè)加熱支路150是否處于故障狀態(tài)。若加熱支路150正常則進(jìn)入加熱過(guò)程，如果處于故障狀態(tài)，則報(bào)告故障并且斷開(kāi)加熱支路150。
[0073]電池系統(tǒng)控制器130判斷動(dòng)力電池系統(tǒng)是否存處于故障狀態(tài)可以以如下方式進(jìn)行:接通電池支路通斷控制單元160，測(cè)定動(dòng)力電池系統(tǒng)110是否形成回路，并測(cè)定動(dòng)力電池兩端的電壓。電池系統(tǒng)控制器檢測(cè)加熱支路是否處于故障狀態(tài)可以以如下方式進(jìn)行:給加熱支路150施加一個(gè)電壓，測(cè)定其產(chǎn)生的電流是否與加熱支路應(yīng)該產(chǎn)生的電流相符合。以上的判斷方式僅為示例，本實(shí)用新型并不限于此。
[0074]優(yōu)選地，電池系統(tǒng)控制器130可通過(guò)檢測(cè)動(dòng)力電池的溫度來(lái)確定動(dòng)力電池是否滿足加熱條件。加熱條件例如可以包括充電加熱條件、動(dòng)力電池保溫條件和/或行車(chē)加熱條件:
[0075]充電加熱條件，在準(zhǔn)備充電前或者在充電過(guò)程中，如果動(dòng)力電池溫度低于最低充電溫度或低于最佳充電溫度范圍，或者用戶希望對(duì)動(dòng)力電池加熱，則滿足充電加熱條件；
[0076]動(dòng)力電池保溫條件，在汽車(chē)停駛狀態(tài)，如果動(dòng)力電池溫度低于最佳使用溫度，或者用戶希望對(duì)動(dòng)力電池保溫以提供最佳性能，則滿足動(dòng)力電池保溫條件;或
[0077]行車(chē)加熱條件，在汽車(chē)行駛狀態(tài)，如果動(dòng)力電池溫度低于最佳使用溫度，或者客戶希望對(duì)動(dòng)力電池加熱以提供最佳性能，則滿足行車(chē)加熱條件。
[0078]由于電池系統(tǒng)控制器130需要檢查動(dòng)力電池的溫度，因此本實(shí)用新型的動(dòng)力電池系統(tǒng)110還包括溫度傳感器(未示出)，溫度傳感器將檢測(cè)的溫度結(jié)果傳送給電池系統(tǒng)控制器130，由電池系統(tǒng)控制器130決定是否加熱動(dòng)力電池。
[0079]在一個(gè)實(shí)施例中，電池系統(tǒng)控制器130可以由單片機(jī)之類(lèi)的微型處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0080]在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)力電池之外的能夠提供能量的能量提供裝置(能量源)可選自:
[0081](I)外部能量源，如充電機(jī)、外部直流或交流電源、外接光伏設(shè)備或者其他可用于驅(qū)動(dòng)加熱單元的外部能量源;優(yōu)選地，外部能量源可以為電池直流或者交流充電裝置，這些外部能量源可在車(chē)輛停駛狀態(tài)下提供能量，用于對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行加熱；
[0082](2)回饋電機(jī)能量源，其是在車(chē)輛制動(dòng)或者減速過(guò)程中，將回饋電機(jī)回收的制動(dòng)和減速能量用于對(duì)動(dòng)力電池加熱；
[0083 ] (3)其他車(chē)載動(dòng)力系統(tǒng)能量源，如APU、燃料電池系統(tǒng)、太陽(yáng)能電池系統(tǒng)、12 V鉛酸蓄電池系統(tǒng)或其他車(chē)載動(dòng)力系統(tǒng)，這些車(chē)載動(dòng)力系統(tǒng)可以在車(chē)輛行駛或者停駛狀態(tài)下提供能量，用于對(duì)動(dòng)力電池加熱。
[0084]在利用動(dòng)力電池之外的上述能量源驅(qū)動(dòng)加熱裝置時(shí)，能量源可通過(guò)輸出輸入端口190來(lái)向輸入裝置輸入能量，從而驅(qū)動(dòng)并對(duì)加熱裝置進(jìn)行加熱。
[0085]相應(yīng)地，對(duì)于加熱支路的能量源，可以按如下方式進(jìn)行加熱:
[0086]如果加熱能量源是外部能量源，如外部直流或交流電源、外接光伏設(shè)備或者其他可用于驅(qū)動(dòng)加熱單元140的外部能量源，這些外部能量源可在車(chē)輛停駛狀態(tài)下提供能量用于動(dòng)力電池180的加熱。
[0087]在這種情況下，電池系統(tǒng)控制器130可控制電池支路通斷控制單元160斷開(kāi)電池支路170;控制加熱支路通斷控制單元120閉合加熱支路150。然后，電池系統(tǒng)控制器130按照需要的加熱功率控制外部能量源驅(qū)動(dòng)加熱單元140給動(dòng)力電池180加熱。
[0088]如果在加熱過(guò)程中出現(xiàn)外部能量源對(duì)電池系統(tǒng)控制器130需求的電流響應(yīng)緩慢或者不響應(yīng)的情況，為了保護(hù)包括加熱單元140在內(nèi)的動(dòng)力電池系統(tǒng)110，電池系統(tǒng)控制器130可控制外部能量源恒壓輸出，輸出電壓為加熱單元140能允許的最高電壓。然后，電池系統(tǒng)控制器130控制加熱支路通斷控制單元120的通斷，以調(diào)制出理想的加熱需求功率。
[0089]在動(dòng)力電池180充滿電之后，若動(dòng)力電池180的溫度低于最佳使用溫度，或者用戶希望動(dòng)力電池180保溫以提供最佳性能，則給動(dòng)力電池180加熱或保溫。電池系統(tǒng)控制器130控制電池支路通斷控制單元160斷開(kāi)電池支路170;控制加熱支路通斷控制單元120閉合加熱支路150。然后，電池系統(tǒng)控制器130根據(jù)需求的加熱或保溫功率控制外部能量源驅(qū)動(dòng)加熱單元140給動(dòng)力電池180加熱或保溫。
[0090]如果加熱能量源是動(dòng)力電池180自身，則電池系統(tǒng)控制器130控制電池支路通斷控制單元160閉合，然后控制加熱支路通斷控制單元120的通斷，以調(diào)制出理想的加熱需求功率，從而實(shí)現(xiàn)以動(dòng)力電池180為加熱能量源驅(qū)動(dòng)加熱單元140給動(dòng)力電池180加熱，讓動(dòng)力電池180處于適宜的工作溫度。
[0091]如果加熱能量源是回饋電機(jī)，在低溫環(huán)境下，若動(dòng)力電池系統(tǒng)不能接受整車(chē)制動(dòng)回饋電流，電池系統(tǒng)控制器可閉合電池支路通斷控制單元和加熱支路通斷控制單元，這樣利用回饋電流可驅(qū)動(dòng)加熱單元對(duì)動(dòng)力電池加熱，同時(shí)防止電池被回饋充電，特別地，可以通過(guò)控制回饋電壓不大于動(dòng)力電池系統(tǒng)開(kāi)路電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此本實(shí)用新型可以利用回饋電機(jī)回饋的能量給動(dòng)力電池加熱。電池系統(tǒng)控制器130控制電池支路通斷控制單元160閉合，電池系統(tǒng)控制器130請(qǐng)求整車(chē)控制器控制回饋電機(jī)按照需求進(jìn)行回饋。同時(shí)為了保護(hù)包括加熱單元140在內(nèi)的動(dòng)力電池系統(tǒng)110，在對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行低溫充電的情況下，電池系統(tǒng)控制器130控制充電裝置恒壓輸出，輸出電壓為加熱單元所需的電壓值；同時(shí)高頻控制加熱支路通斷控制單元的通斷，以調(diào)制出理想的所需的加熱功率。
[0092]如果加熱能量源是其他車(chē)載動(dòng)力系統(tǒng)，如APU、燃料電池系統(tǒng)、太陽(yáng)能電池系統(tǒng)、12V鉛酸蓄電池系統(tǒng)或者其他車(chē)載動(dòng)力系統(tǒng)，這些車(chē)載動(dòng)力系統(tǒng)可以在車(chē)輛行駛或者停駛狀態(tài)下，提供能量以用于動(dòng)力電池180加熱。動(dòng)力電池在低溫運(yùn)行情況下不能完全的發(fā)揮其性能，電池系統(tǒng)控制器130控制電池支路通斷控制單元160和加熱支路通斷控制單元120，利用所述其他車(chē)載能量源產(chǎn)生的電流驅(qū)動(dòng)加熱單元140來(lái)加熱動(dòng)力電池180，以獲得優(yōu)化的可用功率。
[0093]在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)力電池系統(tǒng)中加熱支路通斷控制單元為可控開(kāi)關(guān)，例如可以是高頻開(kāi)關(guān)，也可以是低頻開(kāi)關(guān)。高頻開(kāi)關(guān)可以為MOSFET(金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)等，低頻開(kāi)關(guān)可以為繼電器。加熱支路通斷控制單元優(yōu)選為MOSFET、IGBT等高頻開(kāi)關(guān)，可以快速的斷開(kāi)或閉合調(diào)制出需要的加熱功率。電池系統(tǒng)控制器130可以根據(jù)加熱需求，控制加熱支路通斷控制單元高頻通斷，從而得到所需的加熱單元驅(qū)動(dòng)功率。
[0094]在加熱支路通斷控制單元出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致加熱支路150無(wú)法斷開(kāi)時(shí)，斷開(kāi)電池支路通斷控制單元160可使動(dòng)力電池和加熱支路隔離，保護(hù)動(dòng)力電池180和加熱支路150。電池支路通斷控制單元可以放在動(dòng)力電池正極側(cè)，也可放在動(dòng)力電池負(fù)極側(cè)。優(yōu)選地，將電池支路通斷控制單元放在動(dòng)力電池負(fù)極側(cè)，以保障電池支路的斷開(kāi)可靠性。電池支路中應(yīng)至少包含一個(gè)電池支路通斷控制單元160，在加熱支路通斷控制單元120出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題導(dǎo)致加熱支路150無(wú)法斷開(kāi)時(shí)，可以斷開(kāi)該電池支路通斷控制單元160實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池180和加熱支路150的隔離，保護(hù)動(dòng)力電池180和加熱支路150。
[0095]在一個(gè)實(shí)施例中，電池支路通斷控制單元160可以是可控開(kāi)關(guān)。
[0096]在圖1中，雖然在加熱支路和電池支路中僅分別示出了一個(gè)加熱支路通斷控制單元和電池支路通斷控制單元，但完全可以設(shè)置兩個(gè)以上的加熱支路通斷控制單元和電池支路通斷控制單元來(lái)控制加熱支路和電池支路的通斷。
[0097]本實(shí)用新型如上結(jié)合圖1所述的動(dòng)力電池系統(tǒng)至少具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0098]1、可以使用多種加熱能量源給動(dòng)力電池加熱，能適應(yīng)更加復(fù)雜的工況，并且能夠很好地發(fā)揮電池充放電性能。
[0099]2、在電機(jī)不能給動(dòng)力電池回饋時(shí)，電機(jī)可以用來(lái)給動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱，從而可以提高整車(chē)的經(jīng)濟(jì)性。
[0100]3、由于可以采用多種加熱能量源給動(dòng)力電池加熱，在行車(chē)過(guò)程中也能給動(dòng)力電池加熱，從而在低溫的環(huán)境下提高了動(dòng)力電池系統(tǒng)的動(dòng)力性。
[0101]4、在充電結(jié)束之后，可以使用多種加熱能量源將動(dòng)力電池保溫在最佳溫度，在低溫環(huán)境時(shí)，車(chē)輛開(kāi)始啟動(dòng)就有良好的動(dòng)力性。
[0102]5、在加熱支路通斷控制單元為高頻開(kāi)關(guān)的情況下，可以快速的斷開(kāi)閉合調(diào)制出需要的加熱功率。
[0103]6、在利用充電機(jī)等能量源給電池加熱的時(shí)候，可以通過(guò)將電池支路通斷控制單元斷開(kāi)來(lái)防止電池被充電，保護(hù)電池的性能。
[0104]圖2示出了本實(shí)用新型另一動(dòng)力電池系統(tǒng)210的示例。如圖2所示，該動(dòng)力電池系統(tǒng)210包括:電池系統(tǒng)控制器230、加熱單元240、加熱支路通斷控制單元221、加熱支路250、電池支路270、動(dòng)力電池280、電池支路通斷控制單元261、電池輸入輸出通斷控制單元262、低壓溫控開(kāi)關(guān)231、熱熔斷裝置222以及動(dòng)力電池輸入輸出端口 290。
[0105]圖2的動(dòng)力電池系統(tǒng)210除了具有圖1中示出的結(jié)構(gòu)之外，與圖1的主要區(qū)別在于:
[0106](I)動(dòng)力電池系統(tǒng)210設(shè)置有熱熔斷裝置(如熱熔斷器)222和低壓溫控開(kāi)關(guān)231，可以讓加熱過(guò)程更加的安全。
[0107]在熱失控溫度超標(biāo)(如超過(guò)預(yù)定值)的情況下，熱熔斷裝置222可以自動(dòng)斷開(kāi)加熱支路250，以保護(hù)加熱單元和動(dòng)力電池。熱熔斷裝置222也可以由其他溫控?cái)嗦费b置來(lái)代替。
[0108]加熱支路通斷控制單元可包括低壓驅(qū)動(dòng)電路，或者說(shuō)可由低壓驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，低壓溫控開(kāi)關(guān)231可以在加熱支路溫度超標(biāo)的情況下，自動(dòng)斷開(kāi)加熱支路通斷控制單元221的低壓驅(qū)動(dòng)電路，以斷開(kāi)加熱支路通斷控制單元，從而斷開(kāi)加熱支路，保護(hù)加熱單元和動(dòng)力電池。
[0109](2)圖2所示的實(shí)施例中，動(dòng)力電池系統(tǒng)210除了如圖1那樣包括加熱支路通斷控制單元和電池支路通斷控制單元之外，還在電池的輸入輸出線路上設(shè)置有電池輸入輸出通斷控制單元262。電池系統(tǒng)控制器230可在動(dòng)力電池被加熱時(shí)控制電池輸入輸出通斷控制單元262斷開(kāi)。
[0110]該電池輸入輸出通斷控制單元262在充電時(shí)或者利用動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)加熱單元時(shí)斷開(kāi)，可以確保此時(shí)動(dòng)力電池沒(méi)有高壓輸出，車(chē)輛處于完全鎖死狀態(tài)。優(yōu)選地，此電池輸入輸出通斷控制單元262設(shè)置在動(dòng)力電池的正極側(cè)，其在不閉合時(shí)，車(chē)輛處于無(wú)動(dòng)力狀態(tài)。這可以確保在停車(chē)充電時(shí)，車(chē)輛可靠的停止，保障系統(tǒng)更加安全。
[0111]圖2所示的實(shí)施例與圖1所示的實(shí)施例相比，能夠進(jìn)一步保證動(dòng)力電池系統(tǒng)更加安全。
[0112]圖3示出了本實(shí)用新型另一動(dòng)力電池系統(tǒng)310的示例。如圖3所示，該動(dòng)力電池系統(tǒng)310包括:電池系統(tǒng)控制器330、加熱單元340、加熱支路通斷控制單元321、加熱支路350、電池支路370、動(dòng)力電池380、電池支路通斷控制單元361、電池輸入輸出通斷控制單元362、低壓溫控開(kāi)關(guān)331、熱熔斷裝置322、動(dòng)力電池輸入輸出端口 391以及外部能量源(充電機(jī))輸入端口 392。
[0113]如圖3所示的動(dòng)力電池系統(tǒng)310與圖2相比對(duì)外存在兩個(gè)端口 391和392。一個(gè)端口為外部能量源輸入端口 392，例如為充電機(jī)的輸入端口，包括車(chē)載充電機(jī)和非車(chē)載充電機(jī)；另一端口為動(dòng)力電池的輸入輸出端口 391，電池系統(tǒng)通過(guò)此端口 391驅(qū)動(dòng)整車(chē)電機(jī)等負(fù)載，同時(shí)也可以接受回饋電機(jī)以及其他車(chē)載動(dòng)力系統(tǒng)能量源的輸入。這樣的構(gòu)型存在如下優(yōu)占.V.
[0114]1、動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱的需求主要在于在低溫下進(jìn)行充電的時(shí)候，此時(shí)利用充電機(jī)的能量進(jìn)行電池系統(tǒng)加熱時(shí)，電池系統(tǒng)控制器330閉合加熱支路通斷控制單元321，充電機(jī)輸出的能量可以通過(guò)外部能量源輸入端口 392輸出給加熱單元340以加熱動(dòng)力電池380;同時(shí)斷開(kāi)電池支路通斷控制單元361，充電機(jī)不會(huì)給電池誤充電，保證了電池系統(tǒng)的安全性；同時(shí)也斷開(kāi)電池輸入輸出通斷控制單元362，動(dòng)力電池輸入輸出端口 391無(wú)電壓，電池系統(tǒng)對(duì)外無(wú)高壓輸出，整車(chē)處于鎖死狀態(tài)，保證了整車(chē)的安全性。
[0115]2、在加熱到動(dòng)力電池可以充電的溫度之后，可以閉合電池支路通斷控制單元361，充電機(jī)給電池充電的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)加熱單元，以提高加熱和充電的效率;同時(shí)還需要保證電池輸入輸出通斷控制單元362斷開(kāi)，電池系統(tǒng)對(duì)外無(wú)高壓輸出，整車(chē)處于鎖死狀態(tài)。
[0116]3、在加熱結(jié)束之后，斷開(kāi)加熱支路通斷控制單元321，充電機(jī)只給電池充電，而不驅(qū)動(dòng)加熱單元，以防止電池被加熱至過(guò)高的溫度；同時(shí)還保證電池輸入輸出通斷控制單元362斷開(kāi)，電池系統(tǒng)對(duì)外無(wú)高壓輸出，整車(chē)處于鎖死狀態(tài)。
[0117]4、電池支路通斷控制單元361、電池輸入輸出通斷控制單元391可以是可控開(kāi)關(guān)。
[0118]圖4示出了本實(shí)用新型另一動(dòng)力電池系統(tǒng)410的示例。圖4中的動(dòng)力電池系統(tǒng)410包括:電池系統(tǒng)控制器430、加熱單元440、第一加熱支路通斷控制單元421、第二加熱支路通斷控制單元423、加熱支路450、電池支路470、動(dòng)力電池480、電池支路通斷控制單元461、電池輸入輸出通斷控制單元462、低壓溫控開(kāi)關(guān)431、熱熔斷裝置422、動(dòng)力電池輸入輸出端口 491以及外部能量源(充電機(jī))輸入端口 492。
[0119]如圖4所示，為了保證加熱支路的斷開(kāi)可靠性，提高電池系統(tǒng)加熱過(guò)程的安全性，同時(shí)也提高在同步加熱等情況下的可操作性，加熱支路450布置有兩個(gè)加熱支路通斷控制單元，分別為第一加熱支路通斷控制單元421和第二加熱支路通斷控制單元423，其中第二加熱支路通斷控制單元423可以為繼電器等可控開(kāi)關(guān)，第一加熱支路通斷控制單元421可以為繼電器，也可以為M0SFET、IGBT等電子可控高頻開(kāi)關(guān)元件。這樣的構(gòu)型增加了如下優(yōu)點(diǎn):
[0120]1、加熱支路中兩個(gè)加熱支路通斷控制單元保證了加熱支路的斷開(kāi)可靠性，只要任意一個(gè)加熱支路通斷控制單元能夠斷開(kāi)，整個(gè)加熱支路450就被斷開(kāi)，保證系統(tǒng)的安全性。
[0121]2、在選擇第二加熱支路通斷控制單元421為高頻開(kāi)關(guān)元件的情況下，可以在充電機(jī)加熱同時(shí)充電的情況下，通過(guò)打開(kāi)和關(guān)閉加熱支路通斷控制單元421，控制加熱單元的加熱功率，提高系統(tǒng)的加熱性能。
[0122]3、在選擇第二加熱支路通斷控制單元421為高頻開(kāi)關(guān)元件的情況下，可以在充電機(jī)加熱情況下、充電機(jī)恒壓輸出的情況下，通過(guò)打開(kāi)和關(guān)閉加熱支路通斷控制單元421，控制加熱單元的加熱功率。
[0123]圖5示出了本實(shí)用新型另一動(dòng)力電池系統(tǒng)510的示例。圖5中的動(dòng)力電池系統(tǒng)510包括:電池系統(tǒng)控制器530、加熱單元540、第一加熱支路通斷控制單元521、第二加熱支路通斷控制單元523、電流測(cè)量單元524、加熱支路550、電池支路570、動(dòng)力電池580、電池支路通斷控制單元561、電池輸入輸出通斷控制單元562、低壓溫控開(kāi)關(guān)531、熱熔斷裝置522、動(dòng)力電池輸入輸出端口 591以及外部能量源輸入端口 592。
[0124]如圖5所示，為了更好地監(jiān)測(cè)加熱支路的安全性，在加熱支路550中增加了電流測(cè)量單元524，來(lái)精確獲得加熱支路的情況，從而可以分析加熱支路的加熱功率。電流測(cè)量單元524監(jiān)測(cè)流過(guò)加熱單元的電流并且將測(cè)量結(jié)果傳送給電池系統(tǒng)控制器530，電池系統(tǒng)控制器根據(jù)測(cè)量結(jié)果來(lái)控制加熱支路通斷控制單元。也就是說(shuō)，加熱過(guò)程中，電池系統(tǒng)控制器530在監(jiān)測(cè)到電流測(cè)量單元524測(cè)量得到的加熱電流超過(guò)期望值的情況下，即可以斷開(kāi)加熱支路通斷控制單元521、523，確保加熱支路的安全性。在非加熱過(guò)程中，若電池系統(tǒng)控制器530監(jiān)測(cè)到電流測(cè)量單元524測(cè)量得到的電流大于閾值，表明出現(xiàn)了非期望的加熱，也可以即時(shí)采取措施，保證系統(tǒng)的安全性。在需要加熱時(shí)，閉合相關(guān)通斷控制單元后，若電池系統(tǒng)控制器530監(jiān)測(cè)到電流測(cè)量單元524測(cè)量得到的電流為零，表明加熱支路出現(xiàn)了斷路故障，也可以通過(guò)電池系統(tǒng)控制器530即時(shí)上報(bào)故障，采取相應(yīng)措施。也就是說(shuō)，通過(guò)電流測(cè)量單元524，可以監(jiān)測(cè)流過(guò)加熱單元的電流，測(cè)量結(jié)果提供給電池系統(tǒng)控制器用于控制加熱支路通斷控制單元。
[0125]圖6示出了本實(shí)用新型另一動(dòng)力電池系統(tǒng)610的示例。圖6中的動(dòng)力電池系統(tǒng)610包括:電池系統(tǒng)控制器630、加熱單元640、第一加熱支路通斷控制單元621、第二加熱支路通斷控制單元623、低壓溫控開(kāi)關(guān)631、熱熔斷裝置622、加熱支路電流測(cè)量單元624、加熱支路650、電池支路通斷控制單元661、電池輸入輸出通斷控制單元662、電池支路670、動(dòng)力電池680以及動(dòng)力電池輸入輸出端口 690。其中，低壓溫控開(kāi)關(guān)631對(duì)第一加熱支路通斷控制單元621和第二加熱支路通斷控制單元623 二者進(jìn)行控制。
[0126]圖6、圖1和圖2所示的動(dòng)力電池系統(tǒng)中，其輸入輸出共用相同的端口，用外部的配電箱等進(jìn)行能量的分配。對(duì)于這樣的構(gòu)型，在加熱支路650使用第一加熱支路通斷控制單元621、第二加熱支路通斷控制單元623、電流測(cè)量單元624等，也可以提高系統(tǒng)的安全性。
[0127]根據(jù)本實(shí)用新型如上實(shí)施方式描述的動(dòng)力電池系統(tǒng)，能夠合理有效利用電池自身、充電裝置、回饋電機(jī)、其他車(chē)載動(dòng)力系統(tǒng)等作為能量源給電池加熱，最終使電池處于適宜的溫度以獲得最優(yōu)化充放電功率，在解決低溫環(huán)境充電困難的同時(shí)提高了電池的動(dòng)力性和整車(chē)經(jīng)濟(jì)性和電池系統(tǒng)的安全性。
[0128]如上針對(duì)一個(gè)實(shí)施例描述和/或示出的特征可以以相同或類(lèi)似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施例中使用，和/或與其它實(shí)施例中的特征相結(jié)合或替代其它實(shí)施例中的特征使用。
[0129]結(jié)合這里披露的本實(shí)用新型的說(shuō)明和實(shí)踐，本實(shí)用新型的其他實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是易于想到和理解的。說(shuō)明和實(shí)施例僅被認(rèn)為是示例性的，本實(shí)用新型的真正范圍和主旨均由權(quán)利要求所限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種動(dòng)力電池系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力電池系統(tǒng)包括電池支路、加熱支路以及電池系統(tǒng)控制器； 所述電池支路包括動(dòng)力電池以及與動(dòng)力電池串聯(lián)的至少一個(gè)電池支路通斷控制單元； 所述加熱支路包括加熱單元以及與加熱單元串聯(lián)的至少一個(gè)加熱支路通斷控制單元； 所述電池系統(tǒng)控制器能夠控制所述電池支路通斷控制單元和所述加熱支路通斷控制單元的通斷，在預(yù)定條件下選擇所述動(dòng)力電池或所述動(dòng)力電池之外的能量源驅(qū)動(dòng)所述加熱單元，對(duì)所述動(dòng)力電池進(jìn)行加熱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱支路與所述電池支路并聯(lián)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力電池系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力電池系統(tǒng)還包括動(dòng)力電池輸入輸出線路和電池輸入輸出端口，所述動(dòng)力電池輸入輸出線路上設(shè)置有電池輸入輸出通斷控制單元，所述電池系統(tǒng)控制器在所述動(dòng)力電池被加熱時(shí)控制所述電池輸入輸出通斷控制單元斷開(kāi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)力電池系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力電池系統(tǒng)還包括外部能量源輸入端口，經(jīng)由該外部能量源輸入端口用外部能量源對(duì)所述動(dòng)力電池進(jìn)行充電和/或驅(qū)動(dòng)所述加熱單元。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)加熱支路通斷控制單元為分別置于所述加熱單元兩端的第一加熱支路通斷控制單元和第二加熱支路通斷控制單元，所述第一加熱支路通斷控制單元和所述第二加熱支路通斷控制單元中的每一個(gè)為尚頻或低頻開(kāi)關(guān)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱支路還包括電流測(cè)量單元，該電流測(cè)量單元監(jiān)測(cè)流過(guò)所述加熱單元的電流并且將測(cè)量結(jié)果傳送給所述電池系統(tǒng)控制器，所述電池系統(tǒng)控制器根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果來(lái)控制所述加熱支路通斷控制單元。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱支路還包括溫控?cái)嗦费b置，以在所述加熱單元的溫度超過(guò)預(yù)定值的情況下，自動(dòng)斷開(kāi)所述加熱支路。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱支路通斷控制單元包括低壓驅(qū)動(dòng)電路，且所述加熱支路還包括低壓溫控開(kāi)關(guān)，以在加熱單元或動(dòng)力電池的溫度超過(guò)預(yù)定值的情況下自動(dòng)斷開(kāi)所述加熱支路通斷控制單元的低壓驅(qū)動(dòng)電路，以斷開(kāi)所述加熱支路通斷控制單元。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力電池之外的能量源包括以下中的至少一種:回饋電機(jī)能量源、外部能量源和車(chē)載動(dòng)力系統(tǒng)能量源； 其中，所述外部能量源包括以下中的至少一種:充電機(jī)、外部直流或交流電源和外接光伏設(shè)備。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK205674887SQ201620581171
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日 公開(kāi)號(hào)201620581171.2, CN 201620581171, CN 205674887 U, CN 205674887U, CN-U-205674887, CN201620581171, CN201620581171.2, CN205674887 U, CN205674887U
【發(fā)明人】李立國(guó), 韓雪冰, 華劍鋒, 田碩, 孟慶然, 吳雷
【申請(qǐng)人】北京科易動(dòng)力科技有限公司