动力电池加热系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种动力电池加热系统及方法，所述系统包括第一温度传感器、控制器以及电机，且所述第一温度传感器安装到所述动力电池；所述控制器包括温度采样单元以及加热控制单元，其中：所述温度采样单元，用于通过所述第一温度传感器实时获取所述动力电池的温度；所述加热控制单元，用于在所述动力电池的温度符合预设条件时，使用所述动力电池提供的能量控制电机零转矩运行。本发明专利技术通过动力电机为动力电池加热，从而无需外部辅助加热设备即可实现动力电池加热，不仅降低了成本，降低了系统设计的复杂性，而且动力电池受热均匀。

Power battery heating system and method

The present invention provides a power cell heating system and method. The system comprises a first temperature sensor, a controller, and an electric motor, and the first temperature sensor is installed to the power battery, and the controller includes a temperature sampling unit and a heating control unit, in which the temperature sampling unit is used for the use of the temperature sampling unit. The temperature sensor of the first temperature sensor is used to obtain the temperature of the power battery in real time; the heating control unit is used to control the zero torque operation of the motor using the power battery provided by the power battery when the temperature of the power battery is in accordance with the preset condition. The invention can heat the power battery by the power motor, so that the power battery can be heated without the external auxiliary heating equipment. The cost is reduced, the complexity of the system design is reduced, and the power battery is heated evenly.

【技术实现步骤摘要】
动力电池加热系统及方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，更具体地说，涉及一种动力电池加热系统及方法。
技术介绍
随着新能源电动车的发展，锂离子电池以其电压高，容量大，体积小，质量轻，工作温度范围宽等优点，被广泛运用。尽管锂离子电池因其诸多的优点而得到广泛的应用，但是锂离子电池应用领域拓宽的同时，也暴露了一些问题，锂离子电池低温性能始终差强人意，制约了电池的使用范围。常用的电动汽车锂离子动力电池在-10℃时，容量及工作电压会明显降低，-20℃时性能会明显恶化，放电比容量骤降，仅能保持常温时比容量的30％左右。并且在低温时，锂离子充电还存在产生晶枝、造成电池内部短路的风险。目前市场上，在低温环境使用锂离子电池存在两种情况：一种为不使用加热情况；另一种为采用外部辅助设备加热，如电热片，电热膜，空调等。在不使用外部加热时，锂离子电池放电效率较低，并严重影响电池组的功率、使用寿命及安全性。而使用外部辅助加热装置对锂离子电池进行加热，不仅增加了成本以及系统设计的复杂性，并且使用外部辅助加热装置，热量由外向内传递，是的锂离子电池受热不均匀。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对上述锂离子电池在低温环境可放电量、放电效率较低的问题，提供一种动力电池加热系统及方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是，提供一种动力电池加热系统，包括第一温度传感器、控制器以及电机，且所述第一温度传感器安装到所述动力电池；所述控制器包括温度采样单元以及加热控制单元，其中：所述温度采样单元，用于通过所述第一温度传感器实时获取所述动力电池的温度；所述加热控制单元，用于在所述动力电池的温度符合预设条件时，使用所述动力电池提供的能量控制电机零转矩运行。在本专利技术所述的动力电池加热系统中，所述控制器包括逆变单元，所述逆变单元包括多相桥臂且每一相桥臂包括上桥开关管和下桥开关管；所述加热控制单元在控制电机零转矩运行时：使至少一相桥臂的上桥开关管以及其他桥臂中至少一相桥臂的下桥开关管保持导通，并使其他上桥开关管和下桥开关管保持断开。在本专利技术所述的动力电池加热系统中，所述系统还包括安装到所述控制器的第二温度传感器和安装到所述电机的第三温度传感器，所述温度采样单元通过所述第二温度传感器实时采集控制器温度，并通过所述第三温度传感器实时采集电机温度；所述预设条件包括：所述动力电池的温度低于第一阈值，所述控制器温度不超过所述控制器正常工作的极限值，且所述电机温度不超过所述电机正常工作的极限值。在本专利技术所述的动力电池加热系统中，所述控制器包括用于使车辆正常启动的启动控制单元；所述加热控制单元在所述动力电池的温度由低于第一阈值上升到第二阈值时，控制所述电机停止零转矩运行，并向所述启动控制单元发送信号使所述启动控制单元进入工作状态。在本专利技术所述的动力电池加热系统中，所述加热控制单元在控制电机零转矩运行时，使输出到所述电机的电流由零开始增加并在达到预设值时保持不变。本专利技术还提供一种动力电池加热方法，所述动力电池向控制器供电并由所述控制器控制电机运行，所述方法包括以下步骤：通过第一温度传感器实时采集所述动力电池的温度；在所述动力电池的温度符合预设条件时，使用所述动力电池提供的能量控制电机零转矩运行。在本专利技术所述的动力电池加热方法中，所述控制器包括逆变单元，所述逆变单元包括多相桥臂且每一相桥臂包括上桥开关管和下桥开关管；所述控制器在控制电机零转矩运行时：使至少一相桥臂的上桥开关管以及其他相桥臂中至少一相桥臂的下桥开关管保持导通，并使其他上桥开关管和下桥开关管保持断开。在本专利技术所述的动力电池加热方法中，所述方法还包括：通过第二温度传感器实时采集控制器温度以及通过第三温度传感器实时采集电机温度；所述预设条件包括：所述动力电池的温度低于第一阈值，所述控制器温度不超过所述控制器正常工作的极限值，且所述电机温度不超过所述电机正常工作的极限值。在本专利技术所述的动力电池加热方法中，在所述动力电池的温度由低于第一阈值上升到第二阈值时，所述控制器控制所述电机停止零转矩运行，并控制车辆正常启动。在本专利技术所述的动力电池加热方法中，所述控制器在控制电机零转矩运行时，使输出到所述电机的电流由零开始增加并在达到预设值时保持不变。本专利技术的动力电池加热系统及方法，通过动力电机为动力电池加热，从而无需外部辅助加热设备即可实现动力电池加热，不仅降低了成本，降低了系统设计的复杂性，而且动力电池受热均匀。附图说明图1是本专利技术动力电池加热系统实施例的示意图；图2是本专利技术动力电池加热系统实施例加热控制的示意图；图3是本专利技术动力电池加热系统实施例中励磁电流的曲线示意图；图4是本专利技术动力电池加热方法实施例的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术针对环境温度较低(例如北方的冬天)时，因车辆长期(例如一晚)处于休息状态而导致动力电池温度较低，为了提高动力电池(电池组)的放电效率、使用寿命，而对动力电池进行预加热处理。本专利技术还可降低在温度较低时对动力电池充电而导致锂析出并形成晶枝，造成动力电池内部短路的可能性。如图1所示，是本专利技术动力电池加热系统实施例的示意图，上述动力电池具体可为锂离子电池，且该动力电池加热系统具体可应用于新能源汽车等。本实施例中的动力电池加热系统包括第一温度传感器4、控制器2以及电机3，且第一温度传感器4安装到动力电池1(例如贴于动力电池1的表面)。控制器2包括温度采样单元21以及加热控制单元22，其中温度采样单元21用于通过第一温度传感器4实时获取动力电池1的温度；加热控制单元22用于在动力电池1的温度符合预设条件时，使用动力电池1提供的能量控制电机3零转矩运行。上述控制器2可以为现有新能源汽车中的电机控制器，而温度采样单元21以及加热控制单元22则可结合运行在电机控制器(即电机控制器的芯片)中的软件构成。当然，在实际应用中，控制器2也可采用独立于电机控制器的硬件设备，但这会增加相应的成本。特别地，温度采样单元21可通过汽车控制单元5(VehicleControlUnit，VCU)获取动力电池1的温度，即汽车控制单元5获取第一温度传感器4产生的电信号，并将电信号转换为温度信号后，通过CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网络)通讯发送到控制器2。在加热控制单元22使用动力电池1提供的能量控制电机3零转矩运行时，电机3的线圈中有电流流过，但电机3仍处于静止状态，而动力电池1则由于有电流流出，其温度将逐渐上升。上述动力电池加热系统通过动力电机为动力电池加热，从而无需外部辅助加热设备即可实现动力电池加热，不仅降低了成本，降低了系统设计的复杂性，而且由于热量由动力电池自身产生，因此受热均匀。如图2所示，上述控制器2还可包括逆变单元23，该逆变单元23包括多相桥臂(例如U、V、W三相)且每一相桥臂分别包括上桥开关管和下桥开关管。加热控制单元22在控制电机3零转矩运行时，使至少一相桥臂的上桥开关管以及其他相桥臂中至少一相桥臂的下桥开关管保持导通，并使其他上桥开关管和下桥开关管保持断开，例如可使上桥开关管Q1以及下桥开关管Q6保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力电池加热系统，其特征在于，包括第一温度传感器、控制器以及电机，且所述第一温度传感器安装到所述动力电池；所述控制器包括温度采样单元以及加热控制单元，其中：所述温度采样单元，用于通过所述第一温度传感器实时获取所述动力电池的温度；所述加热控制单元，用于在所述动力电池的温度符合预设条件时，使用所述动力电池提供的能量控制电机零转矩运行。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池加热系统，其特征在于，包括第一温度传感器、控制器以及电机，且所述第一温度传感器安装到所述动力电池；所述控制器包括温度采样单元以及加热控制单元，其中：所述温度采样单元，用于通过所述第一温度传感器实时获取所述动力电池的温度；所述加热控制单元，用于在所述动力电池的温度符合预设条件时，使用所述动力电池提供的能量控制电机零转矩运行。2.根据权利要求1所述的动力电池加热系统，其特征在于，所述控制器还包括逆变单元，所述逆变单元包括多相桥臂，且每一相桥臂包括上桥开关管和下桥开关管；所述加热控制单元在控制电机零转矩运行时，使至少一相桥臂的上桥开关管以及其他相桥臂中至少一相桥臂的下桥开关管保持导通，并使其他上桥开关管和下桥开关管保持断开。3.根据权利要求1所述的动力电池加热系统，其特征在于，所述系统还包括安装到所述控制器的第二温度传感器和安装到所述电机的第三温度传感器，所述温度采样单元通过所述第二温度传感器实时采集控制器温度，并通过所述第三温度传感器实时采集电机温度；所述预设条件包括：所述动力电池的温度低于第一阈值，所述控制器温度不超过所述控制器正常工作的极限值，且所述电机温度不超过所述电机正常工作的极限值。4.根据权利要求3所述的动力电池加热系统，其特征在于，所述控制器包括用于使车辆正常启动的启动控制单元；所述加热控制单元在所述动力电池的温度由低于第一阈值上升到第二阈值时，控制所述电机停止零转矩运行，并向所述启动控制单元发送信号使所述启动控制单元进入工作状态。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：李靖，韩龙，
申请(专利权)人：苏州汇川联合动力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32