本實(shí)用新型涉及動力電池充電和加熱控制系統(tǒng)，屬于汽車能量回收及利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在北方寒冷城市一年四季溫差變化較大，基于電池在低溫條件下充、放電能力差的特性，導(dǎo)致車輛在夏季和冬季的動力性和電制動性能存在很大差異，影響駕駛員感受或車輛正常運(yùn)營。申請?zhí)枮?01410113551.9的專利公開了一種動力電池的加熱方法，利用制動能量回收的能量，根據(jù)溫度值來判斷給電池進(jìn)行加熱或者充電，該方法具體有以下步驟：1)監(jiān)測鋰離子電池組溫度是否小于或等于第一溫度限值，若是，則開啟加熱器對所述鋰離子電池組進(jìn)行加熱；2)監(jiān)測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，則對鋰離子電池組進(jìn)行充電。該申請的方法能高效的回收制動能量，來提高鋰離子電池組的低溫性能，同時也提高了電動汽車的低溫續(xù)航里程。但是，該方法實(shí)施的過程用時較長，能夠?qū)е聞恿﹄姵氐募訜嵝屎统潆娦示^低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種動力電池充電和加熱控制系統(tǒng)，用以解決傳統(tǒng)的利用回收的制動能量的方式耗時較長，導(dǎo)致動力電池的加熱效率和充電效率均較低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案包括一種動力電池充電和加熱控制系 統(tǒng)，包括：控制器和制動回收功率檢測單元；

驅(qū)動電機(jī)控制器的直流側(cè)連接兩條支路，一條為電池支路，另一條為加熱支路，這兩條支路并聯(lián)，所述電池支路上串設(shè)有動力電池和第一開關(guān)，所述加熱支路上串設(shè)有加熱器和第二開關(guān)；所述控制器采樣連接所述制動回收功率檢測單元，所述控制器控制連接所述第一開關(guān)和第二開關(guān)。

所述電池支路上還串設(shè)有一個DC/DC單元，用于調(diào)節(jié)電池支路上的電流。

所述直流側(cè)還包括一條風(fēng)扇支路，所述風(fēng)扇支路與所述加熱支路并聯(lián)，所述風(fēng)扇支路上串設(shè)有第三開關(guān)和加熱風(fēng)扇，所述控制器控制連接所述第三開關(guān)；所述加熱器和動力電池均設(shè)置在風(fēng)扇的出風(fēng)口，且加熱器設(shè)置在加熱風(fēng)扇與動力電池之間。

本實(shí)用新型提供的動力電池充電和加熱控制系統(tǒng)中，首先需要判斷比較制動回收功率與動力電池最大可充電功率的大小，只有當(dāng)制動回收功率大于動力電池最大可充電功率時，制動回收功率才能夠同時進(jìn)行動力電池的充電和加熱。這種控制方法將制動回收能量分為了兩部分，一部分用于電池充電，另一部分用于電池加熱，所以，這種方式能夠使電池充電和加熱同時進(jìn)行，有效縮短了制動能量的利用時間，同時提升了加熱效率和充電效率。另外，動力電池在充電時，其內(nèi)部的溫度由于充電電流的關(guān)系會上升，再加上同時進(jìn)行的電池的外部加熱，內(nèi)外同時加熱，在保證了動力電池的電量的同時進(jìn)一步提高了動力電池的加熱速度。

附圖說明

圖1是動力電池的充電和加熱系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是充電和加熱控制方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，驅(qū)動電機(jī)連接驅(qū)動電機(jī)控制器的交流側(cè)，驅(qū)動電機(jī)控制器的直流側(cè)連接兩條支路，一條為電池支路，另一條為加熱支路，這兩條支路并聯(lián)， 電池支路上串設(shè)有動力電池、主接觸器k2和DCDC變換器，加熱支路上串設(shè)有加熱器和電池加熱接觸器k1，在本實(shí)施例中，加熱器以加熱電阻為例。

通過接觸器k1來控制加熱器的通和斷；通過接觸器k2來控制電池本身的通和斷，通過DCDC控制單元控制動力電池的充、放電功率；其中，加熱器的功率較大，能夠滿足制動能量的回收利用。而且，為了實(shí)現(xiàn)上述控制，該控制系統(tǒng)包括一個控制器和制動回收功率檢測單元，其中，控制器可以使用車輛本身的整車控制器，還可以專門設(shè)置一個控制器；制動回收功率檢測單元用于檢測在車輛制動時回收到的制動回收功率，由于制動回收功率的回收屬于現(xiàn)有技術(shù)，那么，用于檢測制動回收功率的檢測單元也是現(xiàn)有的常規(guī)設(shè)備，比如是一個數(shù)據(jù)處理模塊，通過采集制動時的相關(guān)系數(shù)來計算制動回收功率，所以，對于該檢測單元這里就不再具體說明。該控制器采樣連接該制動回收功率檢測單元，用于實(shí)時獲取制動回收功率；而且，該控制器上還具有采集動力電池最大可充電功率的信號輸入端子，由于電池的BMS中有電池的所有的相關(guān)信息，所以上述信號輸入端子采樣連接BMS，通過BMS實(shí)時獲知動力電池的最大可充電功率。還有就是，如果控制器直接使用BMS，由于BMS本就直接可以獲取動力電池的最大可充電功率，那么，該BMS上就無需設(shè)置用于采集動力電池最大可充電功率的信號輸入端子。

另外，為了保證動力電池四周的熱氣的流通，該系統(tǒng)還包括一個加熱風(fēng)扇支路，該風(fēng)扇支路與上述加熱支路并聯(lián)，風(fēng)扇支路上串設(shè)有加熱風(fēng)扇和開關(guān)(圖中未畫出)，控制器控制連接該開關(guān)。動力電池、加熱器和加熱風(fēng)扇三者的位置關(guān)系如圖1所示，動力電池和加熱器均設(shè)置在風(fēng)扇的出風(fēng)口，且加熱器在動力電池和加熱風(fēng)扇之間，加熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)動后向動力電池方向吹動，加熱器產(chǎn)生的熱量由風(fēng)扇吹到動力電池的四周，進(jìn)一步提升動力電池的加熱速度。該加熱風(fēng)扇的電能供給由制動回收能量提供。通過加熱風(fēng)扇來控制空氣流通保證熱氣傳遞給動力電池的電芯，而且風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是可控的。

汽車在制動模式下時，電池溫度不足以滿足制動能量回收，制動回饋所產(chǎn)生的電能同時為動力電池進(jìn)行充電和加熱，根據(jù)具體的實(shí)際需求進(jìn)行制動回收功率的分配。而且，在制動回收功率的分配時，通過DCDC控制單元的調(diào)節(jié)，能夠使電池支路上的充電電流發(fā)生相應(yīng)地改變，由于加熱支路和電池支路并聯(lián)，兩個支路兩端的電壓相同，所以，通過調(diào)節(jié)電池支路上的電流能夠使兩條支路上的功率發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)制動回收功率根據(jù)實(shí)際需求而分配，并且，通過DC/DC的調(diào)節(jié)，能夠達(dá)到——制動回收功率優(yōu)先給電池充可承受的電量，同時多余的制動回收功率直接用來為動力電池加熱的要求。

本實(shí)施例中，控制器以整車控制器為例，那么，該控制方法設(shè)置在整車控制器中，整車控制器加載該控制方法以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制，具體過程如下：

整車控制軟件首先根據(jù)動力電池的溫度以及動力電池的可充放電電流的大小來判斷動力電池是否處于冬季模式。當(dāng)然，動力電池的溫度以及可充電電流的檢測是需要檢測設(shè)備的，比如通過溫度傳感器采集動力電池的溫度，通過電流互感器采集可充電電流，整車控制器采樣連接該溫度傳感器和電流互感器，這些是常規(guī)技術(shù)，這里不再具體說明。由于動力電池是由多個單體電池構(gòu)成，單體電池由于排列的方式或者布置位置的不同而導(dǎo)致單體電池的溫度之間有些許偏差，那么，選取所有的單體電池的溫度中的最低溫度作為該整個動力電池的溫度。

當(dāng)單體電池最低溫度Batt_Temp小于設(shè)定溫度T1(該值為標(biāo)定值，其范圍值根據(jù)具體的控制精度要求以及車輛所處的地理位置，即經(jīng)緯度決定，在本實(shí)施例中，以一般情況為例，即其范圍在-5度到10度間)車輛進(jìn)入冬季控制模式。另外，由于動力電池的溫度與其可充放電電流之間存在著一定關(guān)系，所以，上述“單體電池最低溫度Batt_Temp小于設(shè)定溫度T1”也可以理解為“電池可充放電電流BMS_LimitCur(可充放電電流為電池最大允許充放電電流)小于設(shè)定電流值C1(該值為標(biāo)定值，其范圍值根據(jù)具體的控制精度要求決定，在 本實(shí)施例中，以一般情況為例，其范圍在50A到150A之間)”。

然后判斷車輛狀態(tài)，當(dāng)駕駛員踩剎車時，車輛進(jìn)入制動模式，以下對動力電池在制動模式下的充電和加熱的控制進(jìn)行說明：

通過BMS可以讀到電池當(dāng)前可充電功率量BMS_LimitChPower(即動力電池最大可充電功率)，判斷當(dāng)前制動回收功率BrkDemandPower與動力電池當(dāng)前可充電功率量BMS_LimitChPower之間的大小關(guān)系，如果當(dāng)前制動回收功率BrkDemandPower大于動力電池當(dāng)前可充電功率量BMS_LimitChPower，則控制k1接觸器閉合，k2閉合，制動回收功率分為兩部分，一部分用于對動力電池進(jìn)行加熱，另一部分用于對動力電池進(jìn)行充電，即制動回收功率同時進(jìn)行動力電池的充電和加熱。在本實(shí)施例中，為了對電池進(jìn)行有效充電，利用制動回收功率最大限度地為動力電池進(jìn)行充電，那么，通過DC/DC的控制來調(diào)節(jié)電池支路上的電流，實(shí)現(xiàn)：制動回收功率一部分以電池最大可充電功率BMS_LimitChPower給動力電池充電；另一部分多余的能量，即制動回收功率BrkDemandPower減去BMS_LimitChPower的部分，用于對電池加熱。

制動回收功率BrkDemandPower的檢測方式不是本實(shí)用新型的重點(diǎn)，所以其可以采用現(xiàn)有制動回收功率的檢測方式。并且，在本實(shí)施例中，給出一種檢測方式的具體實(shí)施方式：通過CAN網(wǎng)絡(luò)獲取電機(jī)控制器中的主電機(jī)轉(zhuǎn)速信息Mot_Spd和實(shí)際反饋的制動扭矩Mot_Trq，然后計算Mot_Spd*Mot_Trq/9550，得到的數(shù)值即為制動回收功率。

加熱器在為動力電池進(jìn)行加熱的過程中，其溫度會逐漸上升，當(dāng)加熱器溫度Hotter_Temp達(dá)到設(shè)定溫度T2(該值為標(biāo)定值，其范圍值根據(jù)具體的控制精度要求決定，在本實(shí)施例中，其范圍在5度到15之間)時，開啟加熱風(fēng)扇，該風(fēng)扇使熱氣流通，熱氣在動力電池四周流通，將高溫傳遞給電池本體，進(jìn)一步增加電池加熱速率，并且還可以控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速隨著加熱器溫度而加大。

在對動力電池進(jìn)行加熱過程中，動力電池的溫度逐漸上升，當(dāng)單體電池最 低溫度Batt_Temp達(dá)到滿足最大制動回收的充電功率的溫度T3(該值為標(biāo)定值，其范圍值根據(jù)具體的控制精度要求以及車輛所處的地理位置，即經(jīng)緯度決定，在本實(shí)施例中，以一般情況為例，其范圍在10度到25度間)時，k1斷開，停止對動力電池進(jìn)行加熱，剩下的制動回收能量不做要求，比如其可以為動力電池進(jìn)行充電。

上述控制方法中，是對當(dāng)前制動回收功率大于動力電池當(dāng)前可充電功率量這一情況進(jìn)行說明的，那么，如果制動回收功率P_制小于動力電池最大可充電功率P_充，則制動回收功率可以只用于為動力電池進(jìn)行充電，或只用于加熱，或者其他的情況，由于該種情況不是本實(shí)用新型的實(shí)用新型點(diǎn)，所以不再詳細(xì)說明。

當(dāng)駕駛員踩油門時，車輛進(jìn)入驅(qū)動模式，當(dāng)整車需求功率V_DemandPower大于電池可放電功率BMS_LimitDisChPower時，控制發(fā)動機(jī)定轉(zhuǎn)速高速運(yùn)轉(zhuǎn)，ISG以大于等于整車需求的功率進(jìn)行發(fā)電，這樣以ISG電機(jī)發(fā)電功率與電池放電功率之和來滿足整車驅(qū)動需求功率。

上述實(shí)施例中，在對動力電池進(jìn)行充電和加熱之前，要對動力電池所處的溫度進(jìn)行判斷，只有在動力電池處于較低環(huán)境溫度下時，即冬季模式下時，才對其同時進(jìn)行充電和加熱控制，當(dāng)然，這只是一種具體的實(shí)施方式，本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施方式，作為其他的實(shí)施例，如果車輛本身就處于寒冷的冬季，這時就無需進(jìn)行上述判斷，或者在進(jìn)行冬季判斷時，利用其他的方式進(jìn)行判斷，比如利用所處的月份進(jìn)行判斷，當(dāng)處于1月份中時，很自然地就可以判斷這時車輛處于冬季。另外，如果在進(jìn)行冬季判斷時，車輛沒有處于冬季，那么就無需為動力電池進(jìn)行加熱，制動回收能量可以全部用于對動力電池進(jìn)行充電，這種方式并非本實(shí)用新型的實(shí)用新型點(diǎn)，這里就不再具體說明。

以上給出了具體的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型不局限于所描述的實(shí)施方式。本實(shí)用新型的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù) 本實(shí)用新型的教導(dǎo)，設(shè)計出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動。在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下對實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。