[發明專利]一種電池加熱系統

有效

• 申請號: 202110850109.4
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113594586B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 高尚;段崇偉;張明軒
• 申請（專利權）人: 經緯恒潤（天津）研究開發有限公司
• 主分類號: H01M10/615
• 分類號: H01M10/615;H01M10/617;H01M10/625;H01M10/637;H01M10/63;H01M10/633;H01M10/6571
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳穎

本發明實施例公開了一種電池加熱系統，包括串聯的多個PTC連接結構、可控開關元件和電感，以及與所述可控開關元件連接的控制器，在工作狀態下，所述電池加熱系統與電池模組串接，以產生電流實現電池模組的加熱；一個所述PTC連接結構包括并聯的一個PTC組件和一個開關，在電池模組中某個電池的溫度與電池中的最高溫度或最低溫度的差值大于特定差值時，通過控制與該電池對應的PTC連接結構中的PTC組件接入或斷開回路，使得該PTC組件對該電池開啟或停止外部加熱，從而減小其與最高溫度或最低溫度的差值，使得整個電池模組中所有的電池溫度維持在一個相對均衡的狀態，提升了電池模組的工作效率和使用壽命。

技術領域

本發明涉及電池加熱技術領域，更具體的說，是涉及一種電池加熱系統。

背景技術

在能源需求和碳排放要求背景下，新能源汽車，尤其是電動汽車成為未來汽車的重要發展方向。電動汽車的主要動力系統是鋰離子動力電池系統。而鋰離子電池在低溫環境下，電池內阻增大，容量下降，進而影響電動汽車的續駛里程。此外，在低溫環境下，鋰離子電池充電容易產生析鋰現象，使得電池的安全性降低。因此，需要對鋰離子電池進行低溫加熱。

鋰離子電池的低溫加熱方式包括外部加熱方式和內部加熱方式。其中，外部加熱方式包括電阻加熱和熱泵加熱兩種，原理是將熱量通過對流或熱傳導的方式從鋰離子電池外部的加熱裝置傳遞到鋰離子電池內部。內部加熱方式包括自熱鋰電池、儲能元件互相加熱、自放電加熱和交流加熱等。內部加熱方式通常通過對鋰離子電池施加電流，利用鋰離子電池在低溫下的阻抗高的特性，在鋰離子電池內部通過電化學反應產生大量的熱。

對于包含多個鋰離子電池的電池模組來說，現有的鋰離子電池加熱方法中，無論是外部加熱還是內部加熱，都無法有效保證電池模組中所有電池溫度的一致性。

發明內容

有鑒于此，本發明提供如下技術方案：

一種電池加熱系統，包括串聯的N個PTC連接結構、可控開關元件和電感，以及與所述可控開關元件連接的控制器，在工作狀態下，所述電池加熱系統與電池模組串接，所述電池模組包括N個電池，N為大于1的正整數；

其中，每一個所述PTC連接結構包括并聯的一個PTC組件和一個開關，每一個所述PTC組件分別與一個所述電池貼合設置，所述控制器還分別與每一個所述開關連接；

所述控制器用于周期性采集每個所述電池的溫度，并在確定對所述電池模組啟動加熱的情況下，基于采集所述電池的溫度和預設控制策略控制所述可控開關元件的開關頻率和每一個所述開關的開關狀態，以對所述電池模組進行加熱；所述預設控制策略為能夠實現所述電池模組中所有電池的溫度一致性的控制策略。

可選的，所述可控開關元件為MOS管、IGBT器件或繼電器。

可選的，所述預設控制策略包括：

在所述電池模組啟動加熱時，控制所有的所述PTC組件短接，并向所述可控開關元件輸入初始頻率的方波信號，以使所述電池加熱系統和所述電池模組形成的回路中產生電流；

確定采集的所述電池的溫度中的最高溫度；

針對每一個所述電池：若該電池的溫度與所述最高溫度的差值大于第一數值，控制與該電池對應的PTC組件接入所述回路，直至該電池的溫度與所述最高溫度的差值小于第二數值。

可選的，所述預設控制策略還包括：

所述控制器確定所述電池模組的實際加熱速率；

所述控制器基于期待加熱速率和所述實際加熱速率調整所述可控開關元件所輸入的方波信號的信號頻率，以使得所述實際加熱速率與所述期待加熱速率的差值低于速率閾值。

可選的，所述預設控制策略包括：

所述控制器基于所述電池模組加熱前的實際溫度和理想溫度的差值確定期待加熱速率。