專利名稱：用于控制電池加熱的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制電池加熱的方法和裝置。
背景技術(shù)：
目前，鋰電池已經(jīng)成為便攜式電子設(shè)備及電動(dòng)車所使用的理想電源?？紤]到汽車 需要在復(fù)雜的路況和環(huán)境條件下行駛，或者有些電子設(shè)備需要在較差的環(huán)境條件中使用， 所以作為電動(dòng)車或電子設(shè)備電源的電池就需要適應(yīng)這些復(fù)雜的狀況，尤其是當(dāng)電動(dòng)車或電 子設(shè)備處于低溫環(huán)境中時(shí)，更需要電池具有優(yōu)異的低溫充放電性能和較高的輸出、輸入功 率性能。一般而言，在低溫條件下，在鋰離子電池充電過(guò)程中，鋰離子的遷移速率減慢，難 于嵌入負(fù)極中而相對(duì)較易從負(fù)極中脫出，從而造成鋰金屬沉積，這就是所謂的“鋰枝晶”。沉 積的鋰與電解液發(fā)生還原反應(yīng)，會(huì)形成新的固體電解質(zhì)相界面膜(即SEI膜)覆蓋在原來(lái) SEI膜上，隨之電池的阻抗增大，極化增強(qiáng)，從而導(dǎo)致電池的容量急劇下降。而電池容量的急 劇衰減極可能使電池內(nèi)部發(fā)生短路，造成安全事故。為了避免鋰枝晶出現(xiàn)，并保持電池的容量，必須改善鋰離子在低溫條件下的遷移 問(wèn)題。目前通常做法是利用這些電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)來(lái)改善電池低溫性能或者在電池外 部設(shè)置加熱裝置來(lái)提高電池整體溫度而使電池在適宜的溫度下工作。就在電池外部設(shè)置加熱裝置的方式來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的方案大多是通過(guò)檢測(cè)電池的溫度 來(lái)啟動(dòng)或停止對(duì)電池的加熱，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度低于某一預(yù)定溫度時(shí)開(kāi)始對(duì)電池進(jìn)行加熱， 并當(dāng)溫度達(dá)到另一預(yù)定溫度時(shí)停止對(duì)電池進(jìn)行加熱。例如，CN201038282Y中公開(kāi)了一種適用于低溫環(huán)境的鋰離子電池，包括電池外殼， 緊貼電池外殼的隔熱保溫層，電芯設(shè)置在電池外殼內(nèi)，其中，在電芯與隔熱保溫層之間設(shè)置 有發(fā)熱組件；發(fā)熱組件上連接有控制電路；控制電路分別與發(fā)熱組件、電芯相連。其中，當(dāng) 電池內(nèi)部溫度低于一定溫度時(shí)，由溫控開(kāi)關(guān)、控制電路組成的控制組件，發(fā)熱組件、導(dǎo)熱組 件組成的供熱組件，利用電池的電力對(duì)嵌在導(dǎo)熱匣內(nèi)的電芯進(jìn)行加熱，溫度高于一定溫度 時(shí)，控制組件控制供熱組件停止加熱。又如，CN1831693A中公開(kāi)了一種電池包溫控系統(tǒng)，運(yùn)用于一便攜式電子裝置內(nèi)，該 系統(tǒng)包括一溫度感測(cè)單元，設(shè)置于一電池包之內(nèi)，用以持續(xù)感測(cè)該電池包的一內(nèi)部溫度； 一溫度控制單元，設(shè)置于該便攜式電子裝置中，用以設(shè)定一低溫加熱溫度，并接收該內(nèi)部溫 度，確認(rèn)該內(nèi)部溫度小于該低溫加熱溫度時(shí)，產(chǎn)生一低溫加熱信號(hào)；及一熱能產(chǎn)生單元，設(shè) 置于該電池包之內(nèi)，用以接收該低溫加熱信號(hào)，并產(chǎn)生一熱能至該電池包之中。其中所述溫 度控制單元更設(shè)定一加熱截止溫度，當(dāng)該內(nèi)部溫度等于該加熱截止溫度時(shí)，產(chǎn)生一加熱截 止信號(hào)，以使所述熱能產(chǎn)生單元停止產(chǎn)生熱能?，F(xiàn)有的這種溫控方式，尤其是通過(guò)設(shè)定一恒定的溫度來(lái)控制停止加熱，有時(shí)候并 不適用于所有的情形。由于電池的溫度是從內(nèi)部集流體擴(kuò)展至其他部位，溫度在短時(shí)間很 難趨于平穩(wěn)，這種利用單一的溫度條件來(lái)控制何時(shí)停止加熱并不十分符合實(shí)際需要，對(duì)于實(shí)際運(yùn)用而言并不能夠很好的保護(hù)電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有的用于控制電池加熱的方法和裝置不能更好地 保護(hù)電池的缺點(diǎn)，提供一種能夠更好保護(hù)電池的用于控制電池加熱的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于控制電池加熱的方法包括以下步 驟當(dāng)符合啟動(dòng)加熱的條件時(shí)，啟動(dòng)對(duì)電池的加熱；并且當(dāng)符合停止加熱的條件時(shí)，停止對(duì) 電池的加熱；其中，所述停止加熱的條件為以下中的一者電池的荷電態(tài)(SOC，state of charge)不低于一 SOC設(shè)定值，且電池的放電電流達(dá)到電池額定電流或加熱時(shí)間達(dá)到第一 最大加熱時(shí)間；電池的SOC低于所述SOC設(shè)定值，且電池的放電電流保持不變的時(shí)間達(dá)一設(shè) 定時(shí)長(zhǎng)、或放電電流減小、或加熱時(shí)間達(dá)到第二最大加熱時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供一種用于控制電池加熱的裝置，該裝置包 括電池加熱單元，用于對(duì)電池進(jìn)行加熱；與電池加熱單元的控制端連接的控制單元，用于 當(dāng)符合啟動(dòng)加熱的條件時(shí)，啟動(dòng)電池加熱單元對(duì)電池的加熱，并且當(dāng)符合停止加熱的條件 時(shí)，停止電池加熱單元對(duì)電池的加熱；其中，所述停止加熱的條件為以下中的一者電池的 SOC不低于一 SOC設(shè)定值，且電池的放電電流達(dá)到電池額定電流或加熱時(shí)間達(dá)到第一最大 加熱時(shí)間；電池的SOC低于所述SOC設(shè)定值，且電池的放電電流保持不變的時(shí)間達(dá)一設(shè)定時(shí) 長(zhǎng)、或放電電流減小、或加熱時(shí)間達(dá)到第二最大加熱時(shí)間。本發(fā)明提供的這種用于控制電池加熱的方法和裝置對(duì)停止加熱的條件進(jìn)行了改 進(jìn)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用的單一的溫度判斷的方式來(lái)停止加熱來(lái)說(shuō)，考慮的因素更為多 元化。由于考慮了 S0C，針對(duì)高電態(tài)和低電態(tài)分別設(shè)定了不同的停止加熱的條件，分別考慮 了放電電流以及加熱時(shí)間各種因素，更能符合電池在不同荷電態(tài)中的需求，可以使處于低 溫環(huán)境中的電池有效地升溫，保證在最佳工作溫度，保證了電池的充放電性能，并且不會(huì)對(duì) 電池造成損害，延長(zhǎng)了電池的壽命。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于控制電池加熱的方法的流程圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式的用于控制電池加熱的方法的流程圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的用于控制電池的裝置的方框圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式的用于控制電池的裝置的方框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。首先需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明中，所謂“電池”既包括單個(gè)電池單體，也包括由多個(gè) 電池單體組成的電池組。其中對(duì)于“電池”的各種描述既適用于單個(gè)電池單體，也適用于電 池組。例如，對(duì)于單個(gè)電池單體來(lái)說(shuō)，所謂“電池的正極、負(fù)極”就是指該電池單體的正極、 負(fù)極，而對(duì)于電池組來(lái)說(shuō)，所謂“電池的正極、負(fù)極”則是指該電池組的正極、負(fù)極。圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于控制電池加熱的方法的流程圖，如圖1所示，本發(fā)明提供 的用于控制電池加熱的方法從總體上分為兩個(gè)步驟當(dāng)符合啟動(dòng)加熱的條件時(shí)，啟動(dòng)對(duì)電
5池的加熱；以及當(dāng)符合停止加熱的條件時(shí)，停止對(duì)電池的加熱。其中，本發(fā)明的改進(jìn)之處為 改進(jìn)了第二步中的停止加熱的條件。在本發(fā)明中，所述停止加熱的條件為以下中的一者(1)電池的SOC不低于一 SOC設(shè)定值，且電池的放電電流I達(dá)到電池額定電流仁 或加熱時(shí)間T達(dá)到第一最大加熱時(shí)間Tlmax ；(2)電池的SOC低于所述SOC設(shè)定值，且電池的放電電流I保持不變的時(shí)間Ti達(dá) 一設(shè)定時(shí)長(zhǎng)Tset、或放電電流I減小、或加熱時(shí)間T達(dá)到第二最大加熱時(shí)間T2max。只要滿足上述三個(gè)條件中的任何一者，就停止對(duì)電池的加熱。通過(guò)對(duì)停止加熱的條件的改進(jìn)，考慮了 S0C、放電電流、加熱時(shí)間等多元因素，相對(duì) 于現(xiàn)有技術(shù)只考慮溫度因素來(lái)說(shuō)更符合實(shí)際運(yùn)行的需要。最主要的，本發(fā)明分別針對(duì)高電 態(tài)和低電態(tài)設(shè)定了不同的停止加熱的條件，更為全面。下面對(duì)上述停止加熱的條件中的參數(shù)進(jìn)行說(shuō)明。所述電池的SOC是指電池的實(shí)際電量與充滿電時(shí)的電量的比值，為一百分?jǐn)?shù)，是 實(shí)際運(yùn)行中通過(guò)各種常規(guī)的方法估算的，如根據(jù)電池的最低節(jié)電壓(開(kāi)路電壓0CV)來(lái)估
笪弁。所述SOC設(shè)定值是根據(jù)實(shí)際需要而預(yù)先設(shè)置的，其作用是區(qū)分高電態(tài)和低電態(tài)， 因此SOC設(shè)定值的范圍為50% -90%，優(yōu)選為60%，也就是說(shuō)，不低于60%的為高電態(tài)，低 于60%的為低電態(tài)。所述電池的放電電流I是實(shí)際運(yùn)行中測(cè)得的，例如通過(guò)霍爾電流傳感器測(cè)量電池 的放電電流。所述額定電流I,是根據(jù)電池不同的標(biāo)稱容量來(lái)確定的，例如標(biāo)稱容量為50Ah的 電池，額定電流為2600A，標(biāo)稱容量為200Ah的電池，額定電流為8000A。所述第一最大加熱時(shí)間Tlmax是根據(jù)處于高電態(tài)下的電池所能承受的最大加熱時(shí) 間而確定的，其范圍為30-120S。所述第二最大加熱時(shí)間T2max是根據(jù)處于低電態(tài)下的電池所能承受的最大加熱時(shí) 間而確定的，第二最大加熱時(shí)間T2max的范圍為30-360S。所述加熱時(shí)間T是實(shí)際運(yùn)行中得的，從啟動(dòng)加熱開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)然，也可以通過(guò)直接 將用于加熱的控制信號(hào)的持續(xù)時(shí)間設(shè)置成不超過(guò)第一最大加熱時(shí)間Tlmax或第二最大加熱 時(shí)間T2max，這樣就不必對(duì)加熱時(shí)間T進(jìn)行計(jì)時(shí)。所述電池的放電電流I保持不變的時(shí)間Ti是實(shí)際運(yùn)行中測(cè)得的，例如通過(guò)霍爾 電流傳感器檢測(cè)放電電流，并循環(huán)采樣，當(dāng)放電電流I不變化時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，直到發(fā)生變化為 止，所計(jì)的時(shí)間段為Ti。所述設(shè)定時(shí)長(zhǎng)Tset是根據(jù)實(shí)際需要而預(yù)先設(shè)置的，范圍為10-30s，優(yōu)選為30s。下面參考圖2介紹本發(fā)明所提供的方法的優(yōu)選實(shí)施方式。首先，對(duì)于啟動(dòng)加熱的步驟，在這里需要說(shuō)明的是本發(fā)明并未對(duì)啟動(dòng)加熱的條件 進(jìn)行限制，各種適用的啟動(dòng)加熱的條件都可以使用。例如，如圖2中所示，其采用的是在現(xiàn) 有技術(shù)中廣泛采用的方案，也就是當(dāng)電池的溫度K小于一預(yù)定的啟動(dòng)加熱溫度Kstakt時(shí)，啟 動(dòng)對(duì)電池的加熱。其中Kstakt的范圍為-50°C至0°C。在這種情況下，需要首先檢測(cè)電池的溫度K，可以通過(guò)溫度傳感器來(lái)檢測(cè)。對(duì)于由
6多個(gè)單體電池組成的電池組而言，可以利用多個(gè)溫度傳感器測(cè)得每個(gè)電池的溫度，從中選 取最低的溫度作為檢測(cè)的電池的溫度K。另外，對(duì)于加熱的方式，可以采用各種適用的加熱方式，如利用電熱裝置進(jìn)行電加 熱。在本發(fā)明中，優(yōu)選為將電池短路以使電池升溫，這種方式并不是從外界對(duì)電池進(jìn)行加 熱，而是利用電池短路時(shí)引發(fā)的大電流使電池自己升溫。使電池短路可以通過(guò)在電池的正 負(fù)極之間連接開(kāi)關(guān)模塊(如IGBT模塊)來(lái)實(shí)現(xiàn)(在下文中將做詳細(xì)介紹)，通過(guò)開(kāi)關(guān)模塊 的導(dǎo)通可以使得電池在短時(shí)間內(nèi)短路。為了避免長(zhǎng)時(shí)間短路對(duì)電池造成不必要的損害，需要對(duì)開(kāi)關(guān)模塊的導(dǎo)通和斷開(kāi)的 時(shí)間有一定的限制。所述開(kāi)關(guān)模塊的導(dǎo)通和斷開(kāi)是由脈沖序列來(lái)觸發(fā)的，優(yōu)選情況下，所述 脈沖序列的脈寬的范圍為l_3ms，優(yōu)選為l-2ms，占空比為5-30%，優(yōu)選為5-10%，持續(xù)時(shí)間 的范圍為30s至第二最大加熱時(shí)間T2max,優(yōu)選為60-360S。當(dāng)啟動(dòng)加熱的同時(shí)，可以對(duì)加熱時(shí)間T進(jìn)行計(jì)時(shí)，以便于與第一最大加熱時(shí)間Tlmax 或第二最大加熱時(shí)間T2max進(jìn)行比較。如前所述，在將用于啟動(dòng)加熱的控制信號(hào)的持續(xù)時(shí)間 設(shè)置成不超過(guò)第一最大加熱時(shí)間Tlmax或第二最大加熱時(shí)間T2max的情況下，這一步驟也可以 省略。在對(duì)電池加熱的過(guò)程中，需要估算電池的S0C、檢測(cè)放電電流以及檢測(cè)加熱時(shí)間 T (非必選)，并根據(jù)例如圖2中所示的具體流程圖判斷是否符合停止加熱的條件，一旦符合 其中某一個(gè)停止加熱的條件就立即停止對(duì)電池的加熱，以免損害電池的性能和壽命。當(dāng)然， 圖2中所給出的流程并不是唯一的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也可以根據(jù)停止加熱的條件設(shè)計(jì) 出其它的判斷流程。下面結(jié)合圖3和圖4來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的用于控制電池加熱的裝置。如圖3所示，為本發(fā)明提供的用于控制電池加熱的裝置10的方框圖，該裝置10 包括電池加熱單元1，用于對(duì)電池進(jìn)行加熱；與電池加熱單元1的控制端連接的控制單元 2，用于當(dāng)符合啟動(dòng)加熱的條件時(shí)，啟動(dòng)電池加熱單元1對(duì)電池的加熱，并且當(dāng)符合停止加 熱的條件時(shí)，停止電池加熱單元1對(duì)電池的加熱；其中，所述停止加熱的條件為以下中的一 者電池的SOC不低于一 SOC設(shè)定值，且電池的放電電流I達(dá)到電池額定電流L或加熱時(shí) 間T達(dá)到第一最大加熱時(shí)間Tlmax ；電池的SOC低于所述SOC設(shè)定值，且電池的放電電流I保 持不變的時(shí)間Ti達(dá)一設(shè)定時(shí)長(zhǎng)Tset、或放電電流I減小、或加熱時(shí)間T達(dá)到第二最大加熱時(shí) 間 T2maX0該裝置10中所涉及的參數(shù)的定義、獲得方式及配置與方法中的相同，如前所述， 在此不再贅述。其中，所述電池加熱單元1可以為任何能對(duì)電池加熱的裝置，例如較為常規(guī)的電 熱裝置(如電熱絲等)，但是這種電熱裝置通常結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜并且占用空間較大，所以會(huì)導(dǎo) 致整個(gè)電池組件的體積變大，需要電子裝置或電子設(shè)備具有較大的容納電池的空間。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明的電池加熱單元1優(yōu)選采用開(kāi)關(guān)模塊，該模塊能與電 池的正負(fù)極相連接，當(dāng)該開(kāi)關(guān)模塊導(dǎo)通時(shí)，能夠使得電池短路，當(dāng)該開(kāi)關(guān)模塊斷開(kāi)時(shí)，能夠 使得電池開(kāi)路。事實(shí)上，該開(kāi)關(guān)模塊本身并不具備對(duì)電池加熱功能，但是能夠通過(guò)自身的 短時(shí)間導(dǎo)通使電池瞬間短路，產(chǎn)生大電流，從而達(dá)到使電池升溫的效果。相對(duì)于電熱裝置來(lái) 說(shuō)，開(kāi)關(guān)模塊的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，體積較小，更適用于空間有限的電子裝置或電子設(shè)備中。
所述開(kāi)關(guān)模塊可以選用各種開(kāi)關(guān)電路，如三極管、MOS管等等，只要可以通過(guò)使電 池以脈沖形式短路而使電池升溫、并且不損壞電池及電池性能即可。優(yōu)選情況下，所述開(kāi)關(guān)模塊為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊，IGBT模塊是本領(lǐng) 域技術(shù)人員公知的電子元件，IGBT模塊具有柵極、源極和漏極，柵極(即控制端)用于連接 控制單元2，源極用于連接電池的正極或負(fù)極，漏極用于相應(yīng)地連接電池的負(fù)極或正極(正 極、負(fù)極的連接取決于IGBT管的類型為P型還是N型，為本領(lǐng)域所公知)。IGBT模塊是復(fù)合 了功率場(chǎng)效應(yīng)管和電子晶體管的優(yōu)點(diǎn)而得到的一種復(fù)合器件，具有輸入阻抗高、工作速度 快、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、通態(tài)電壓低、耐電壓高和承受電流大等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選情況下， 開(kāi)關(guān)模塊可以包括多個(gè)并聯(lián)的IGBT模塊，其中一者導(dǎo)通就能使得電池短路。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)電池的不同型號(hào)以及設(shè)計(jì)容量來(lái)選擇具有合適的耐電 壓值或耐電流值的IGBT模塊。優(yōu)選情況下，通常選用耐電壓值通常為1000V以上的IGBT 模塊，更優(yōu)選為1200V。優(yōu)選情況下，當(dāng)所述電池的設(shè)計(jì)容量為IOOAh以下時(shí)，選用耐電流 值為3000-5000A的IGBT模塊；當(dāng)所述電池的設(shè)計(jì)容量為IOOAh以上時(shí)，選用耐電流值為 5000-10000A 的 IGBT 模塊。圖3中所示的控制單元2用于控制電池加熱單元1，可以根據(jù)電池加熱單元1的選 用而選擇各種適用的能夠發(fā)出控制信號(hào)的控制器，如單片機(jī)、DSP等等。 在本發(fā)明中，對(duì)于使用了開(kāi)關(guān)模塊對(duì)電池進(jìn)行短路的加熱方式而言，該控制單元2 優(yōu)選為脈沖發(fā)生器，其能夠生成脈沖序列并輸出到開(kāi)關(guān)模塊的控制端來(lái)控制開(kāi)關(guān)模塊的導(dǎo) 通和斷開(kāi)。同樣，為了避免長(zhǎng)時(shí)間短路對(duì)電池造成不必要的損害，需要對(duì)開(kāi)關(guān)模塊的導(dǎo)通和 斷開(kāi)的時(shí)間有一定的限制。優(yōu)選情況下，脈沖發(fā)生器生成的脈沖序列的脈寬一般為l-3ms， 優(yōu)選為l-2ms，占空比為5-30%，優(yōu)選為5-10%，持續(xù)時(shí)間的范圍為30s至第二最大加熱時(shí) 間 T2max,優(yōu)選為 60-360S。所述控制單元2在生成控制信號(hào)時(shí)需要判斷是否符合啟動(dòng)加熱的條件和停止加 熱的條件。其中，本發(fā)明并未對(duì)啟動(dòng)加熱的條件進(jìn)行限制，各種適用的啟動(dòng)加熱的條件都可 以使用。例如，采用現(xiàn)有技術(shù)中廣泛采用的當(dāng)電池的溫度K小于一預(yù)定的啟動(dòng)加熱溫度 Kstaet時(shí)，啟動(dòng)對(duì)電池的加熱。其中Kstakt的范圍為-50°C至0°C。在這種情況下，需要首先檢測(cè)電池的溫度K，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，如圖4 所示，本發(fā)明的用于控制電池加熱的裝置10還可以包括與控制單元2相連的溫度測(cè)量單元 3，用于對(duì)電池的溫度K進(jìn)行檢測(cè)并將檢測(cè)到的溫度輸出到控制單元2。此時(shí)，控制單元2 可以將接收到的電池的溫度K來(lái)與預(yù)定的啟動(dòng)加熱溫度Kstakt相比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷 是否符合啟動(dòng)加熱的條件。所述溫度測(cè)量單元3可以為各種能夠感測(cè)溫度的裝置，優(yōu)選為 溫度傳感器，溫度傳感器的個(gè)數(shù)優(yōu)選與電池中所包含的單體電池的個(gè)數(shù)相同，當(dāng)控制單元2 接收到多個(gè)溫度值時(shí)，從中選取最低的一個(gè)作為電池的溫度K。本發(fā)明重點(diǎn)改進(jìn)的是停止加熱的條件。在控制單元2判斷停止加熱的條件時(shí)，需 要獲取電池的S0C、放電電流I以及加熱時(shí)間T(非必要)等信息，因此，優(yōu)選情況下，本發(fā)明 的用于控制加熱的裝置10還包括一些用于獲取這些信息的單元。首先，控制單元2需要判斷電池當(dāng)前屬于高電態(tài)還是低電態(tài)。在這種情況下，如圖 4所示，本發(fā)明的用于控制電池加熱的裝置10還可以包括與控制單元2相連的SOC估算單元6，用于對(duì)電池的SOC進(jìn)行估算并將估算的SOC輸出的控制單元2。這時(shí)，控制單元2可 以根據(jù)接收到的SOC與SOC設(shè)定值進(jìn)行比較以判斷電池屬于高電態(tài)還是低電態(tài)。該SOC估 算單元6可以采用各種SOC估算方法，如根據(jù)電池的最低節(jié)電壓(開(kāi)路0CV)來(lái)估算電池的 SOC。如果判斷電池屬于高電態(tài)，控制單元2還需要進(jìn)一步判斷放電電流I。如圖4所 示，本發(fā)明的用于控制電池加熱的裝置10還可以包括與控制單元2相連的電流測(cè)量單元4， 用于對(duì)電池的放電電流I進(jìn)行檢測(cè)并將檢測(cè)到的放電電流I輸出到控制單元2。這時(shí)，控制 單元2可以根據(jù)檢測(cè)到的放電電流I與額定電流L進(jìn)行比較，如果放電電流I等于額定電 流仁則立即輸出停止對(duì)電池加熱的控制信號(hào)。所述電流測(cè)量單元4可以為各種能夠檢測(cè) 電流的裝置，優(yōu)選為霍爾電流傳感器。如果判斷電池屬于低電態(tài)，控制單元也需要進(jìn)一步判斷放電電流I，放電電流的獲 取仍是由上述的電流測(cè)量單元4來(lái)實(shí)現(xiàn)。控制單元2根據(jù)檢測(cè)到的放電電流I判斷放電電 流I是否變化，如果放電電流I不變則開(kāi)始對(duì)放電電流I保持不變的時(shí)間Ti計(jì)時(shí)，如果Ti 達(dá)到設(shè)定時(shí)長(zhǎng)Tset，則立即輸出停止對(duì)電池加熱的控制信號(hào)，如果放電電流I減小，也立即 輸出停止對(duì)電池加熱的控制信號(hào)。除此之外，控制單元2還可以根據(jù)加熱時(shí)間T來(lái)停止加熱。對(duì)于這一停止加熱的 條件，可以有兩種實(shí)現(xiàn)方式。第一，如圖4所示，本發(fā)明的用于控制電池加熱的裝置10還可以包括與控制單元2 相連的計(jì)時(shí)單元5，用于在控制單元2的控制下，當(dāng)控制單元2啟動(dòng)電池加熱單元1的同時(shí) 對(duì)電池加熱單元1的加熱時(shí)間T開(kāi)始計(jì)時(shí)，并當(dāng)加熱時(shí)間T達(dá)到第一最大加熱時(shí)間Tlmax或 第二最大加熱時(shí)間T2max時(shí)輸出信號(hào)到控制單元2。此時(shí)，控制單元2可以根據(jù)接收到的信 號(hào)立即輸出停止對(duì)電池加熱的控制信號(hào)。計(jì)時(shí)單元5可以選用至少能夠設(shè)置2個(gè)預(yù)定時(shí)間 的計(jì)時(shí)器。第二，控制單元2在生成脈沖序列時(shí)也可以在比較電池SOC與SOC設(shè)定值之后直 接設(shè)定脈沖序列的持續(xù)時(shí)間，對(duì)于高電態(tài)(soc ^ SOC設(shè)定值)而言，持續(xù)時(shí)間不超過(guò)第一 最大加熱時(shí)間Tlmax，對(duì)于低電態(tài)(S0C < SOC設(shè)定值)而言，持續(xù)時(shí)間不超過(guò)第二最大加熱 時(shí)間T2max。這樣當(dāng)加熱時(shí)間T達(dá)到第一或第二最大加熱時(shí)間時(shí)將自動(dòng)停止加熱。
9
權(quán)利要求
一種用于控制電池加熱的方法，該方法包括以下步驟當(dāng)符合啟動(dòng)加熱的條件時(shí)，啟動(dòng)對(duì)電池的加熱；并且當(dāng)符合停止加熱的條件時(shí)，停止對(duì)電池的加熱；其中，所述停止加熱的條件為以下中的一者電池的SOC不低于一SOC設(shè)定值，且電池的放電電流I達(dá)到電池額定電流Ir或加熱時(shí)間T達(dá)到第一最大加熱時(shí)間T1max；電池的SOC低于所述SOC設(shè)定值，且電池的放電電流保持不變的時(shí)間Ti達(dá)一設(shè)定時(shí)長(zhǎng)TSET、或放電電流I減小、或加熱時(shí)間T達(dá)到第二最大加熱時(shí)間T2max。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述SOC設(shè)定值的范圍為50%_90%，所述設(shè)定 時(shí)長(zhǎng)Tset的范圍為10s-30s，所述第一最大加熱時(shí)間Tlmax的范圍為30-120S，所述第二最大 加熱時(shí)間T2max的范圍為30-360S。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，對(duì)電池加熱的方式為通過(guò)連接在電池的正負(fù) 極之間的開(kāi)關(guān)模塊的導(dǎo)通使電池短路以使電池升溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述開(kāi)關(guān)模塊的導(dǎo)通和斷開(kāi)是由脈沖序列來(lái)觸 發(fā)的，所述脈沖序列的脈寬的范圍為l-3ms，占空比為5-30%，持續(xù)時(shí)間的范圍為30s至第 二最大加熱時(shí)間T2max。
5.一種用于控制電池加熱的裝置，該裝置(10)包括電池加熱單元(1)，用于對(duì)電池進(jìn)行加熱；與電池加熱單元(1)的控制端連接的控制單元(2)，用于當(dāng)符合啟動(dòng)加熱的條件時(shí)，啟 動(dòng)電池加熱單元⑴對(duì)電池的加熱，并且當(dāng)符合停止加熱的條件時(shí)，停止電池加熱單元⑴ 對(duì)電池的加熱；其中，所述停止加熱的條件為以下中的一者電池的SOC不低于一 SOC設(shè)定值，且電池的放電電流I達(dá)到電池額定電流L或加熱時(shí) 間T達(dá)到第一最大加熱時(shí)間Tlmax ；電池的SOC低于所述SOC設(shè)定值，且電池的放電電流I保持不變的時(shí)間Ti達(dá)一設(shè)定時(shí) 長(zhǎng)Tset、或放電電流I減小、或加熱時(shí)間T達(dá)到第二最大加熱時(shí)間T2max。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述SOC設(shè)定值的范圍為50%_90%，所述設(shè)定 時(shí)長(zhǎng)Tset的范圍為10s-30s，所述第一最大加熱時(shí)間Tlmax的范圍為30s-120s，所述第二最大 加熱時(shí)間T2max的范圍為30-360S。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其中，所述電池加熱單元(1)采用開(kāi)關(guān)模塊，該開(kāi) 關(guān)模塊能與電池的正負(fù)極相連接，通過(guò)開(kāi)關(guān)模塊的導(dǎo)通使電池短路以使電池升溫。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述開(kāi)關(guān)模塊為IGBT模塊，具有柵極、源極和漏 極，柵極與控制單元(2)相連，源極用于連接電池的正極或負(fù)極，漏極用于相應(yīng)地連接電池 的負(fù)極或正極。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述控制單元(2)為脈沖發(fā)生器，該脈沖發(fā)生器 生成脈沖序列并輸出到開(kāi)關(guān)模塊的控制端來(lái)控制開(kāi)關(guān)模塊的導(dǎo)通和斷開(kāi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述脈沖發(fā)生器生成的脈沖序列的脈寬為 l-3ms,占空比為5-30%，持續(xù)時(shí)間的范圍為30s至第二最大加熱時(shí)間T2max。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，該裝置(10)還包括與控制單元(2)相連的SOC估算單元(6)，用于對(duì)電池的SOC進(jìn)行估算并將估算的SOC 輸出到控制單元⑵；與控制單元⑵相連的電流測(cè)量單元(4)，用于對(duì)電池的放電電流I進(jìn)行檢測(cè)并將檢測(cè) 到的放電電流I輸出到控制單元⑵；以及與控制單元(2)相連的計(jì)時(shí)單元(5)，用于在控制單元(2)的控制下，對(duì)電池加熱單元 (1)的加熱時(shí)間T計(jì)時(shí)，并當(dāng)加熱時(shí)間T達(dá)到第一最大加熱時(shí)間Tlmax或第二最大加熱時(shí)間 T2fflax時(shí)輸出信號(hào)到控制單元(2)；其中，控制單元(2)根據(jù)接收到的SOC與SOC設(shè)定值進(jìn)行比較以判斷電池屬于高電態(tài) 還是低電態(tài)；如果判斷電池屬于高電態(tài)，控制單元(2)進(jìn)一步將檢測(cè)到的放電電流I與額定電流仁 進(jìn)行比較，如果放電電流I等于額定電流L則立即輸出停止對(duì)電池加熱的控制信號(hào)，如果 控制單元(2)接收到來(lái)自計(jì)時(shí)單元(5)信號(hào)時(shí)也立即輸出停止對(duì)電池加熱的控制信號(hào)；如果判斷電池屬于低電態(tài)，控制單元(2)進(jìn)一步根據(jù)檢測(cè)到的放電電流I判斷放電電 流I是否變化，如果放電電流I不變則開(kāi)始對(duì)放電電流I保持不變的時(shí)間Ti計(jì)時(shí)，如果Ti 達(dá)到設(shè)定時(shí)長(zhǎng)Tset，則立即輸出停止對(duì)電池加熱的控制信號(hào)，如果放電電流I減小，也立即 輸出停止對(duì)電池加熱的控制信號(hào)，如果控制單元(2)接收到來(lái)自計(jì)時(shí)單元(5)信號(hào)時(shí)也立 即輸出停止對(duì)電池加熱的控制信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，該裝置(10)還包括與控制單元(2)相連的SOC估算單元(6)，用于對(duì)電池的SOC進(jìn)行估算并將估算的SOC 輸出的控制單元⑵；以及與控制單元⑵相連的電流測(cè)量單元(4)，用于對(duì)電池的放電電流I進(jìn)行檢測(cè)并將檢測(cè) 到的放電電流I輸出到控制單元⑵；其中，控制單元(2)根據(jù)接收到的SOC與SOC設(shè)定值進(jìn)行比較以判斷電池屬于高電態(tài) 還是低電態(tài)；如果判斷電池屬于高電態(tài)，控制單元(2)設(shè)定脈沖序列的持續(xù)時(shí)間不超過(guò)第一最大加 熱時(shí)間Tlmax,并進(jìn)一步將檢測(cè)到的放電電流I與額定電流仁進(jìn)行比較，如果放電電流I等于 額定電流L則立即輸出停止對(duì)電池加熱的控制信號(hào)；如果判斷電池屬于低電態(tài)，控制單元(2)設(shè)定脈沖序列的持續(xù)時(shí)間不超過(guò)第二最大加 熱時(shí)間T2max，并進(jìn)一步根據(jù)檢測(cè)到的放電電流I判斷放電電流I是否變化，如果放電電流I 不變則開(kāi)始對(duì)放電電流I保持不變的時(shí)間Ti計(jì)時(shí)，如果Ti達(dá)到設(shè)定時(shí)長(zhǎng)Tset，則立即輸出停 止對(duì)電池加熱的控制信號(hào)，如果放電電流I減小，也立即輸出停止對(duì)電池加熱的控制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于控制電池加熱的方法和裝置，其中該方法包括以下步驟當(dāng)符合啟動(dòng)加熱的條件時(shí)，啟動(dòng)對(duì)電池的加熱；并且當(dāng)符合停止加熱的條件時(shí)，停止對(duì)電池的加熱；其中，所述停止加熱的條件為以下中的一者電池的SOC不低于一SOC設(shè)定值，且電池的放電電流達(dá)到電池額定電流或加熱時(shí)間達(dá)到第一最大加熱時(shí)間；電池的SOC低于所述SOC設(shè)定值，且電池的放電電流保持不變的時(shí)間達(dá)一設(shè)定時(shí)長(zhǎng)、或放電電流減小、或加熱時(shí)間達(dá)到第二最大加熱時(shí)間。本發(fā)明提供的方法和裝置對(duì)停止加熱的條件進(jìn)行了改進(jìn)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用的單一的溫度判斷的方式來(lái)停止加熱來(lái)說(shuō)，考慮的因素更為多元化，更符合電池在不同荷電態(tài)中的需求，并且不會(huì)對(duì)電池造成損害，延長(zhǎng)了電池的壽命。
文檔編號(hào)H01M10/50GK101931111SQ20091014735
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者劉進(jìn), 吳光麟, 張 浩, 沈晞 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司