电池升温系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种电池升温系统及其控制方法。电池升温系统包括操作附接至电池模块的加热器的电源。加热器配置为增大电池温度，并且安装在加热器与电源之间的电路上的可变电阻器基于电阻值的调整状态调整加热器的加热值。安装在加热器与电源之间的电路上的加热器继电器打开与关闭电路以选择性地打开/关闭加热器。第一传感器传感电池温度并且第二传感器传感加热器温度。控制器基于第一传感器传感的温度信息而输出控制信号以操作加热器继电器来选择性地打开/关闭加热器并输出控制信号以调整可变电阻器的可变电阻值。

【技术实现步骤摘要】
电池升温系统及其控制方法
本专利技术涉及电池升温系统极其控制方法，并且更具体地，涉及这样一种电池升温系统极其控制方法，其更有效地执行加热控制以缩短电池升温时间同时缩短低温条件中电池升温时间。
技术介绍
作为新一代二次电池的锂聚合物电池(LiPB)已被用作诸如电动车辆和混合动力车辆的环保型车辆中的电池。锂聚合物电池(LiPB)是使用具有优异的离子导电性的固体电解质的二次电池。在液体电解质电池中，电解液很可能会泄露并且电解液中使用的有机溶剂是可燃材料，而诸如锂聚合物电池的固体电解质电池的优势在于该电池不具有(例如，最小)泄露电解液以及爆炸风险的可能性、具有低内阻以及高能量密度，并不会使电池的使用期限减小而不需充足电和完全放电,因为该电池不具有记忆作用。然而，在基本低温区域中，由于充电状态(SOC)降低，电池的内阻迅速增大，使得放电输出降低。因为车辆的行驶条件是通过基于电池温度和SOC的输出而不是通过基于车辆行驶状态中电池的SOC限制输出来确定，因此需要将基本低温状态中的电池增大至适当温度(例如，行驶状态的预定温度)以确保基本低温时车辆的电源性能。当电池在基本低温状态下充电时，正极和负极的过电压的升高不是对称增大的，从而与室温下充电相比，充电容量可能降低并且负极电压可能降低至基本低电压。具体地，电池中类金属的锂减少，并且当该情况在基本时间段内重复时，电池的性能可能会恶化并且可能出现内部短路。为了有效地使用锂聚合物电池(LiPB)，并且确保LiPB的安全性以及耐用期限，需要适当地管理电池的使用温度。然而，当加热器快速地施加热以增大电池温度时，可能会存在起火、爆炸等的风险，并且因此，存在这样的一种需求，系统需基于电池的温度和外部条件有效地控制加热器的温度。作为当前电池升温系统，之前已经开发了通过用正温度系数(PTC)加热器来加热流通于电池组的流体来增大电池温度的方法，通过使用围绕电池模块的毯状加热器加热电池周围的空气的方法等等。电池升温系统的主要性能取决于短升温时间以快速地改善低温时电池的输出以及安全保证以防止风险，诸如，防止在任何情况下发生火灾。为了缩短电池升温时间，需要减少电源的阻抗以增大加热器的加热值，并且确保电池的安全性，需要增大电源的阻抗以减少加热器的加热值。然而，根据相关技术，当加热器的加热值无条件地增大时，在非正常情况下电池中可能会发生火，并且具体地，由于加热器的热变形可能会出现火星并且由于可燃气体的泄露可能会出现电池的着火等等由于过度的电池升温引起的问题，这可能会导致整个车辆的风险。当仅考虑到电池升温时间的缩短而增大加热器的加热值时，由于升温系统的故障期间的连续加热难以确保电池的安全性。
技术实现思路
本专利技术提供这样一种电池升温系统及其控制方法，其可更有效地执行加热控制以缩短电池升温时间同时减少低温条件下的电池升温时间。此外，本专利技术提供这样一种电池升温系统及其控制方法，其通过防止电池温度过度升高并防止加热器过热确保电池的耐用性以及加热器的热变形。此外，本专利技术提供这样一种电池升温系统及其控制方法，其在解决了当仅考虑电池升温时间的缩短时出现的问题的同时缩短电池升温时间并确保电池安全性。本专利技术也提供这样一种电池升温系统及其控制方法，其在电池升温过程期间防止不必要能量浪费并通过缩短充电时间节约充电成本以实现快速充电。本专利技术的示例性实施方式提供这样一种电池升温系统，其包括：电源，配置为操作加热器；加热器，附接至电池模块并配置为通过加热操作增大电池温度；可变电阻器，安装在加热器与电源之间的电路上并配置为基于电阻值的调整状态调整加热器的加热值；加热器继电器，安装在加热器与电源之间的电路上并配置为打开和关闭电路以选择性地打开和关闭加热器；第一传感器，配置为传感电池温度；第二传感器，配置为传感加热器温度；以及控制器，配置为基于第一和第二传感器传感的温度信息输出控制信号以操作加热器继电器来选择性地打开和关闭加热器，并输出控制信号以调整可变电阻器的电阻值。当电池温度小于预定第一参考温度T1时，控制器可被配置为打开加热器继电器并在电池温度为小于第二参考温度T2(T2<T1)的低温状态时降低可变电阻器的电阻值以执行电阻值调整过程来增大加热器的加热值。响应于在电阻值调整过程期间通过将加热器温度和电池温度之间的偏差与预定温度偏差之间进行比较确定加热器温度与电池温度之间的偏差等于或小于预定温度偏差，可将控制器设置为降低可变电阻器的电阻值。在电阻值调整过程期间，当加热器温度与电池温度之间的偏差大于预定温度偏差时通过增大可变电阻器的电阻值可将控制器设置为减少加热器的加热值。响应于在电阻值调整过程之后通过将电池温度与预定第三参考温度T3(T1>T3>T2)进行比较确定电池温度升高至大于第三参考温度的温度，控制器可被配置为增大可变电阻器的电阻值以执行减少加热器的加热值的额外电阻值调整过程。此外，响应于在额外电阻值调整过程期间通过将加热器温度和电池温度之间的偏差与预定温度偏差之间进行比较确定加热器温度与电池温度之间的偏差等于或小于预定温度偏差，可将控制器设置为增大可变电阻器的电阻值。当在额外电阻值调整过程期间加热器温度与电池温度之间的偏差大于预定温度偏差时，控制器可被配置为增大可变电阻器的电阻值以减小加热器的加热值，并且然后，当加热器温度与电池温度之间的偏差小于预定温度偏差时，额外增大可变电阻器的电阻值。本专利技术的另一示例性实施方式提供一种电池升温系统的控制方法，其可包括：由传感器传感电池温度和加热器温度；当电池温度小于预定第一参考温度T1时由控制器操作加热器以通过打开加热器继电器来增大电池温度；当电池温度处于小于第二参考温度T2(T2<T1)的低温状态中时由控制器调整电阻值以通过降低可变电阻器的电阻值来增大加热器的加热值；以及在调整电阻值会后通过比较电池温度与第三参考温度T3(T1>T3>T2)在电池温度升高至大于预定第三参考温度的温度时由控制器另外调整电阻值以通过增大可变电阻器的电阻值来减小加热器的加热值。根据本专利技术示例性实施方式的电池升温系统及其控制方法，可以更有效地执行加热控制以缩短升温时间同时缩短低温条件中的电池升温时间。此外，通过防止电池温度过度升高并防止加热器过热可以确保电池的耐用性并防止加热器的热变形以及降低电池升温时间并确保安全性。另外，在电池升温过程期间可以防止不必要的能量浪费并通过缩短充电时间节约充电成本以实现快速充电。附图说明图1是示意性地示出安装在根据本专利技术示例性实施方式的电池升温系统的电池模块内的加热器的示例性示图；图2是示意性地示出根据本专利技术示例性实施方式的电池升温系统的配置的示例性示图；图3是示出根据本专利技术示例性实施方式的电池升温系统的控制方法的示例性图表；以及图4是示出在根据本专利技术示例性实施方式的电池升温系统的控制过程期间的加热器温度和电池温度(例如，电池温度)的示例性示图。具体实施方式应当理解，本文所使用的术语“车辆(vehicle)”或者“车辆的(vehicular)”或者其他的类似术语包括广义的机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客车辆，包括各种小船(boat)和船舶(ship)的水运工具(watercraft)，航本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池升温系统，包括：电源，配置为操作加热器；加热器，附接至电池模块并配置为通过加热操作增加电池温度；可变电阻器，安装在所述加热器与所述电源之间的电路上并配置为基于电阻值的调整状态调整所述加热器的加热值；加热器继电器，安装在所述加热器与所述电源之间的所述电路上并配置为打开和关闭所述电路以选择性地打开和关闭所述加热器；第一传感器，配置为感测所述电池温度；第二传感器，配置为感测加热器温度；以及控制器，配置为基于所述第一和第二传感器感测的温度信息输出控制信号以操作所述加热器继电器从而选择性地打开和关闭所述加热器，并输出控制信号以调整所述可变电阻器的所述电阻值。

【技术特征摘要】
2013.11.22 KR 10-2013-01425901.一种电池升温系统，包括：电源，配置为操作加热器；加热器，附接至电池模块并配置为通过加热操作增加电池温度；可变电阻器，安装在所述加热器与所述电源之间的电路上并配置为基于电阻值的调整状态调整所述加热器的加热值；加热器继电器，安装在所述加热器与所述电源之间的所述电路上并配置为打开和关闭所述电路以选择性地打开和关闭所述加热器；第一传感器，配置为感测所述电池温度；第二传感器，配置为感测加热器温度；以及控制器，配置为基于所述第一和第二传感器感测的温度信息输出控制信号以操作所述加热器继电器从而选择性地打开和关闭所述加热器，并输出控制信号以调整所述可变电阻器的所述电阻值，其中，所述控制器被设定为：在所述电阻值调整过程期间，响应于通过将所述加热器温度和所述电池温度的偏差与预定温度偏差进行比较而确定所述加热器温度与所述电池温度之间的所述偏差等于或小于所述预定温度偏差，减小所述可变电阻器的所述电阻值。2.根据权利要求1所述的电池升温系统，其中，所述控制器进一步被配置为：当所述电池温度低于预定第一参考温度T1时打开所述加热器继电器并在所述电池温度为低于第二参考温度T2的低温状态时减小所述可变电阻器的所述电阻值以执行电阻值调整过程来增大所述加热器的加热值，其中T2<T1。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金达，尹信赫，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR