一種車用動力電池低溫充電加熱系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動汽車充電領(lǐng)域，尤其涉及一種車用動力電池在低溫下安全快速充 電的加熱系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量等優(yōu)點(diǎn)，使電動汽車的研宄和應(yīng)用 成為汽車工業(yè)的一個熱點(diǎn)。但是隨著電動汽車的快速發(fā)展，鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，一些相 關(guān)問題也隨之暴露出來，尤其是電池低溫充電問題。
[0003] 制約鋰離子電池低溫性能的因素包括：（1)電解液和SEI膜的低離子電導(dǎo)率；（2) 低溫下隨著循環(huán)的進(jìn)行，SEI膜逐漸增厚；（3)石墨負(fù)極極易極化。所以在低溫條件下負(fù)極 充電接受能力差、充電效率低、縮短電池使用壽命并且還存在一定的安全隱患。
[0004] 但是現(xiàn)有技術(shù)低溫充電加熱方法散熱不均勻而且加熱速度較慢持續(xù)時間較長，本 發(fā)明提供了一種低溫條件下散熱均勻充電加熱系統(tǒng)以及安全快速的加熱方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種車用動力電池低溫充電加熱系統(tǒng)及方法，用 以解決現(xiàn)有技術(shù)中低溫充電加熱方法散熱不均勻而且加熱速度較慢持續(xù)時間較長的問題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種車用動力電池低溫充電加熱系統(tǒng)，包括：電池管理 單元、非車載充電機(jī)、加熱器和風(fēng)扇；其中：
[0007] 所述非車載充電機(jī)，與所述電池管理單元連接，用于對所述動力電池充電；
[0008] 所述加熱器，與所述電池管理單元連接，用于對所述動力電池加熱；
[0009] 電池管理單元，用于檢測動力電池的多點(diǎn)溫度并控制所述非車載充電機(jī)、所述加 熱器和所述風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)；
[0010] 當(dāng)所述動力電池最低溫度低于初始閾值T0時，進(jìn)入低溫充電模式，其中，
[0011] 若所述動力電池最低溫度低于切換閾值T1時，所述加熱器對所述動力電池只進(jìn) 行加熱；
[0012] 若所述動力電池最低溫度為切換閾值T1?切換閾值T2時，所述加熱器和所述非 車載充電機(jī)分別對所述動力電池同時進(jìn)行加熱和充電，輸入電壓階梯式增加，充電需求電 流不變；
[0013] 若所述動力電池最低溫度為切換閾值T2?初始閾值T0時，所述加熱器和所述非 車載充電機(jī)分別對所述動力電池同時進(jìn)行加熱和充電，輸入電壓為所述動力電池電壓上限 值，充電需求電流階梯式增加；
[0014] 若所述動力電池最低溫度高于初始閾值T0時，進(jìn)入正常充電模式或關(guān)閉低溫充 電模式和風(fēng)扇，切換進(jìn)入正常充電模式。
[0015] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述加熱器為PTC加熱器。
[0016] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述風(fēng)扇為熱循環(huán)風(fēng)扇，與所述電池管理單元連接，用于調(diào) 控所述動力電池內(nèi)部的熱循環(huán)。
[0017] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述非車載充電機(jī)的接口為直流充電接口。
[0018] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述動力電池與所述PTC加熱器為并聯(lián)。
[0019] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述PTC加熱器置于所述熱循環(huán)風(fēng)扇的進(jìn)風(fēng)側(cè)。
[0020] 本發(fā)明還提供一種車用動力電池低溫充電加熱方法，具體步驟包括：
[0021] 檢測動力電池的多點(diǎn)溫度；
[0022] 當(dāng)所述動力電池最低溫度低于初始閾值T0時，進(jìn)入低溫充電模式，其中，
[0023] 若所述動力電池最低溫度低于切換閾值T1時，則對所述動力電池進(jìn)行加熱；
[0024] 若所述動力電池最低溫度為切換閾值T1?切換閾值T2時，則對所述動力電池同 時進(jìn)行加熱和充電，輸入電壓階梯式增加，充電需求電流不變；
[0025] 若所述動力電池最低溫度為切換閾值T2?初始閾值T0時，則對所述動力電池同 時進(jìn)行加熱和充電，輸入電壓為所述動力電池電壓上限值，充電需求電流階梯式增加；
[0026] 若所述動力電池最低溫度高于初始閾值T0時，進(jìn)入正常充電模式或關(guān)閉低溫充 電模式和風(fēng)扇，切換進(jìn)入正常充電模式。
[0027] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，若所述動力電池最低溫度低于切換閾值T1時，輸入電壓與 電池電壓之差為IV。
[0028] 通過本發(fā)明進(jìn)入低溫充電模式后啟動內(nèi)部熱循環(huán)風(fēng)扇，提高了整個電池箱內(nèi)部散 熱效率，并且使電池內(nèi)部熱量更加均勻，增加了電池環(huán)境溫度一致性，并且采用階梯式充電 功率很大程度上縮短了低溫充電加熱時間，具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用性。
【附圖說明】
[0029] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。在附圖中：
[0030] 圖1為本發(fā)明中所述低溫充電加熱系統(tǒng)原理圖。
[0031] 圖2為本發(fā)明中所述低溫充電加熱系統(tǒng)電路圖。
[0032] 圖3為本發(fā)明中所述車用動力電池低溫充電加熱的流程圖。
[0033] 圖4為本發(fā)明中所述低溫充電加熱系統(tǒng)風(fēng)扇散熱原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對本發(fā) 明實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并 不作為對本發(fā)明的限定。
[0035] 圖1為本發(fā)明中所述低溫充電加熱系統(tǒng)原理圖，該車用動力電池低溫充電加熱系 統(tǒng)，包括：電池管理單元2、非車載充電機(jī)1、加熱器4和風(fēng)扇5;其中：
[0036] 所述非車載充電機(jī)1，與所述電池管理單元2連接，用于對所述動力電池3充電；
[0037] 所述加熱器4,與所述電池管理單元2連接，用于對所述動力電池3加熱；
[0038] 電池管理單元2,用于檢測動力電池3的多點(diǎn)溫度并控制所述非車載充電機(jī)1、所 述加熱器4和所述風(fēng)扇5的運(yùn)行狀態(tài)；
[0039] 當(dāng)所述動力電池最低溫度低于初始閾值T0時，進(jìn)入低溫充電模式，其中，
[0040] 若所述動力電池最低溫度低于切換閾值T1時，所述加熱器對所述動力電池3只進(jìn) 行加熱；
[0041] 若所述動力電池最低溫度為切換閾值T1?切換閾值T2時，所述加熱器4和所述 非車載充電機(jī)1分別對所述動力電池3同時進(jìn)行加熱和充電，輸入電壓階梯式增加，充電需 求電流不變；
[0042] 若所述動力電池最低溫度為切換閾值T2?初始閾值T0時，所述加熱器和所述非 車載充電機(jī)1分別對所述動力電池3同時進(jìn)行加熱和充電，輸入電壓為所述動力電池電壓 上限值，充電需求電流階梯式增加；
[0043] 若所述動力電池最低溫度高于初始閾值T0時，進(jìn)入正常充電模式或關(guān)閉低溫充 電模式和風(fēng)扇，切換進(jìn)入正常充電模式。
[0044] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述加熱器4為PTC加熱器。
[0045] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述風(fēng)扇5為熱循環(huán)風(fēng)扇，與所述電池管理單元2連接，用 于調(diào)控所述動力電池3內(nèi)部的熱循環(huán)。
[0046] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述非車載充電機(jī)1的接口為直流充電接口。
[0047] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述動力電池3與所述PTC加熱器為并聯(lián)。
[0048] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述PTC加熱器置于所述熱循環(huán)風(fēng)扇的進(jìn)風(fēng)側(cè)。
[0049] 通過本發(fā)明進(jìn)入低溫充電模式后啟動內(nèi)部熱循環(huán)風(fēng)扇，提高了整個電池箱內(nèi)部散 熱效率，并且使電池內(nèi)部熱量更加均勻，增加了電池環(huán)境溫度一致性，并且采用階梯式充電 功率很大程度上縮短了低溫充電加熱時間，具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用性。
[0050] 下面結(jié)合一個車用動力電池低溫充電加熱系統(tǒng)為例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，然而 值得注意的是該具體實(shí)施例僅是為了更好地描述本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0051] 在圖1中，該加熱系統(tǒng)包括：非車載充電機(jī)1、電池管理單元2、動力電池3、PTC加 熱器4、風(fēng)扇5,其中，非車載充電機(jī)1，與電池管理單元2連接，用于對動力電池3充電；PTC 加熱器4,與電池管理單元2連接，用于對動力電池3加熱；電池管理單元2,用于檢測動力 電池3的多點(diǎn)溫度并控制非車載充電機(jī)1、PTC加熱器4和風(fēng)扇5的運(yùn)行狀態(tài)，具體來說， 電池管理單元2與動力電池3連接，對動力電池3的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測和管理，包括電池溫 度、電池單體電壓和總電壓等，電池管理單元2還與PTC加熱器4進(jìn)行連接，用于控制PTC加 熱器4是否加熱，并根據(jù)不同的溫度調(diào)整充電信息，來改變PTC加熱器4的加熱溫度；PTC加 熱器4置于風(fēng)扇5的進(jìn)風(fēng)側(cè)，風(fēng)扇5置于動力電池3的內(nèi)部斜對角兩側(cè)，動力電池3與PTC 加熱器4并聯(lián)后與非車載充電機(jī)1連接。
[0052] 當(dāng)加熱系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)時，當(dāng)動力電池最低溫度T〈T0時，進(jìn)入低溫充電模式， 此時，非車載充電機(jī)1與電池管理單元2進(jìn)行通訊連接，非車載充電機(jī)1接收到電池管理單 元2發(fā)出充電需求信