電池升溫系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電池升溫系統(tǒng)極其控制方法，并且更具體地，涉及這樣一種電池升溫 系統(tǒng)極其控制方法，其更有效地執(zhí)行加熱控制以縮短電池升溫時(shí)間同時(shí)縮短低溫條件中電 池升溫時(shí)間。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為新一代二次電池的鋰聚合物電池（LiPB)已被用作諸如電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力 車輛的環(huán)保型車輛中的電池。鋰聚合物電池（LiPB)是使用具有優(yōu)異的離子導(dǎo)電性的固體 電解質(zhì)的二次電池。在液體電解質(zhì)電池中，電解液很可能會(huì)泄露并且電解液中使用的有機(jī) 溶劑是可燃材料，而諸如鋰聚合物電池的固體電解質(zhì)電池的優(yōu)勢在于該電池不具有（例 如，最?。┬孤峨娊庖阂约氨L(fēng)險(xiǎn)的可能性、具有低內(nèi)阻以及高能量密度，并不會(huì)使電池 的使用期限減小而不需充足電和完全放電，因?yàn)樵撾姵夭痪哂杏洃涀饔谩?br>[0003] 然而，在基本低溫區(qū)域中，由于充電狀態(tài)（S0C)降低，電池的內(nèi)阻迅速增大，使得 放電輸出降低。因?yàn)檐囕v的行駛條件是通過基于電池溫度和S0C的輸出而不是通過基于車 輛行駛狀態(tài)中電池的S0C限制輸出來確定，因此需要將基本低溫狀態(tài)中的電池增大至適當(dāng) 溫度（例如，行駛狀態(tài)的預(yù)定溫度）以確?；镜蜏貢r(shí)車輛的電源性能。
[0004] 當(dāng)電池在基本低溫狀態(tài)下充電時(shí)，正極和負(fù)極的過電壓的升高不是對稱增大的， 從而與室溫下充電相比，充電容量可能降低并且負(fù)極電壓可能降低至基本低電壓。具體地， 電池中類金屬的鋰減少，并且當(dāng)該情況在基本時(shí)間段內(nèi)重復(fù)時(shí)，電池的性能可能會(huì)惡化并 且可能出現(xiàn)內(nèi)部短路。
[0005] 為了有效地使用鋰聚合物電池（LiPB)，并且確保LiPB的安全性以及耐用期限，需 要適當(dāng)?shù)毓芾黼姵氐氖褂脺囟?。然而，?dāng)加熱器快速地施加熱以增大電池溫度時(shí)，可能會(huì)存 在起火、爆炸等的風(fēng)險(xiǎn)，并且因此，存在這樣的一種需求，系統(tǒng)需基于電池的溫度和外部條 件有效地控制加熱器的溫度。
[0006] 作為當(dāng)前電池升溫系統(tǒng)，之前已經(jīng)開發(fā)了通過用正溫度系數(shù)（PTC)加熱器來加熱 流通于電池組的流體來增大電池溫度的方法，通過使用圍繞電池模塊的毯狀加熱器加熱電 池周圍的空氣的方法等等。
[0007] 電池升溫系統(tǒng)的主要性能取決于短升溫時(shí)間以快速地改善低溫時(shí)電池的輸出以 及安全保證以防止風(fēng)險(xiǎn)，諸如，防止在任何情況下發(fā)生火災(zāi)。為了縮短電池升溫時(shí)間，需要 減少電源的阻抗以增大加熱器的加熱值，并且確保電池的安全性，需要增大電源的阻抗以 減少加熱器的加熱值。
[0008] 然而，根據(jù)相關(guān)技術(shù)，當(dāng)加熱器的加熱值無條件地增大時(shí)，在非正常情況下電池中 可能會(huì)發(fā)生火，并且具體地，由于加熱器的熱變形可能會(huì)出現(xiàn)火星并且由于可燃?xì)怏w的泄 露可能會(huì)出現(xiàn)電池的著火等等由于過度的電池升溫引起的問題，這可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)車輛的 風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)僅考慮到電池升溫時(shí)間的縮短而增大加熱器的加熱值時(shí)，由于升溫系統(tǒng)的故障期 間的連續(xù)加熱難以確保電池的安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提供這樣一種電池升溫系統(tǒng)及其控制方法，其可更有效地執(zhí)行加熱控制以 縮短電池升溫時(shí)間同時(shí)減少低溫條件下的電池升溫時(shí)間。此外，本發(fā)明提供這樣一種電池 升溫系統(tǒng)及其控制方法，其通過防止電池溫度過度升高并防止加熱器過熱確保電池的耐用 性以及加熱器的熱變形。
[0010] 此外，本發(fā)明提供這樣一種電池升溫系統(tǒng)及其控制方法，其在解決了當(dāng)僅考慮電 池升溫時(shí)間的縮短時(shí)出現(xiàn)的問題的同時(shí)縮短電池升溫時(shí)間并確保電池安全性。本發(fā)明也提 供這樣一種電池升溫系統(tǒng)及其控制方法，其在電池升溫過程期間防止不必要能量浪費(fèi)并通 過縮短充電時(shí)間節(jié)約充電成本以實(shí)現(xiàn)快速充電。
[0011] 本發(fā)明的示例性實(shí)施方式提供這樣一種電池升溫系統(tǒng)，其包括：電源，配置為操作 加熱器；加熱器，附接至電池模塊并配置為通過加熱操作增大電池溫度；可變電阻器，安裝 在加熱器與電源之間的電路上并配置為基于電阻值的調(diào)整狀態(tài)調(diào)整加熱器的加熱值；加熱 器繼電器，安裝在加熱器與電源之間的電路上并配置為打開和關(guān)閉電路以選擇性地打開和 關(guān)閉加熱器；第一傳感器，配置為傳感電池溫度；第二傳感器，配置為傳感加熱器溫度；以 及控制器，配置為基于第一和第二傳感器傳感的溫度信息輸出控制信號以操作加熱器繼電 器來選擇性地打開和關(guān)閉加熱器，并輸出控制信號以調(diào)整可變電阻器的電阻值。
[0012] 當(dāng)電池溫度小于預(yù)定第一參考溫度T1時(shí)，控制器可被配置為打開加熱器繼電器 并在電池溫度為小于第二參考溫度T2(T2〈T1)的低溫狀態(tài)時(shí)降低可變電阻器的電阻值以 執(zhí)行電阻值調(diào)整過程來增大加熱器的加熱值。響應(yīng)于在電阻值調(diào)整過程期間通過將加熱器 溫度和電池溫度之間的偏差與預(yù)定溫度偏差之間進(jìn)行比較確定加熱器溫度與電池溫度之 間的偏差等于或小于預(yù)定溫度偏差，可將控制器設(shè)置為降低可變電阻器的電阻值。
[0013]在電阻值調(diào)整過程期間，當(dāng)加熱器溫度與電池溫度之間的偏差大于預(yù)定溫度偏差 時(shí)通過增大可變電阻器的電阻值可將控制器設(shè)置為減少加熱器的加熱值。響應(yīng)于在電阻值 調(diào)整過程之后通過將電池溫度與預(yù)定第三參考溫度T3(T1>T3>T2)進(jìn)行比較確定電池溫度 升高至大于第三參考溫度的溫度，控制器可被配置為增大可變電阻器的電阻值以執(zhí)行減少 加熱器的加熱值的額外電阻值調(diào)整過程。
[0014] 此外，響應(yīng)于在額外電阻值調(diào)整過程期間通過將加熱器溫度和電池溫度之間的偏 差與預(yù)定溫度偏差之間進(jìn)行比較確定加熱器溫度與電池溫度之間的偏差等于或小于預(yù)定 溫度偏差，可將控制器設(shè)置為增大可變電阻器的電阻值。當(dāng)在額外電阻值調(diào)整過程期間加 熱器溫度與電池溫度之間的偏差大于預(yù)定溫度偏差時(shí)，控制器可被配置為增大可變電阻器 的電阻值以減小加熱器的加熱值，并且然后，當(dāng)加熱器溫度與電池溫度之間的偏差小于預(yù) 定溫度偏差時(shí)，額外增大可變電阻器的電阻值。
[0015] 本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式提供一種電池升溫系統(tǒng)的控制方法，其可包括：由 傳感器傳感電池溫度和加熱器溫度；當(dāng)電池溫度小于預(yù)定第一參考溫度T1時(shí)由控制器操 作加熱器以通過打開加熱器繼電器來增大電池溫度；當(dāng)電池溫度處于小于第二參考溫度 T2(T2〈T1)的低溫狀態(tài)中時(shí)由控制器調(diào)整電阻值以通過降低可變電阻器的電阻值來增大加 熱器的加熱值；以及在調(diào)整電阻值會(huì)后通過比較電池溫度與第三參考溫度T3(T1>T3>T2) 在電池溫度升高至大于預(yù)定第三參考溫度的溫度時(shí)由控制器另外調(diào)整電阻值以通過增大 可變電阻器的電阻值來減小加熱器的加熱值。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的電池升溫系統(tǒng)及其控制方法，可以更有效地執(zhí)行加 熱控制以縮短升溫時(shí)間同時(shí)縮短低溫條件中的電池升溫時(shí)間。此外，通過防止電池溫度過 度升高并防止加熱器過熱可以確保電池的耐用性并防止加熱器的熱變形以及降低電池升 溫時(shí)間并確保安全性。另外，在電池升溫過程期間可以防止不必要的能量浪費(fèi)并通過縮短 充電時(shí)間節(jié)約充電成本以實(shí)現(xiàn)快速充電。
【附圖說明】
[0017] 圖1是示意性地示出安裝在根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的電池升溫系統(tǒng)的電池 模塊內(nèi)的加熱器的示例性示圖；
[0018] 圖2是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的電池升溫系統(tǒng)的配置的示例 性示圖；
[0019] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例