一種電車電池加熱方法
2023-09-15 05:57:35 4
專利名稱：一種電車電池加熱方法
技術領域：
本發明涉及電車的電池系統，特別是涉及電車電池加熱方法。
背景技術：
隨著新能源的開發和應用日漸廣泛，雙源無軌電車利用鋰電池作為輔助驅動電源的開發也日益成熟。雙源無軌電車行車時大多數時候都是利用城市架設的直流電網作為驅動電源，但有些地方因各種原因沒有架設電網，那麼就必須用電車攜帶的動力電池組提供動力。考慮到成本及電車與純電動車輛的區別，電車一般不會攜帶功率太高的電池組，因此為保障在無電網路段電車能正常行駛，就必須確保在有電網的路程中把電池組的能量充至飽和狀態。目前在雙源無軌電車電池系統中通常都採用加熱器加熱的方法。加熱器受微控 MCU單元控制，目前MCU —般僅控制加熱器開啟和斷開的溫度點，且溫度點是以電池單元中最小溫度來決定，沒有考慮電池單元間溫差的影響。然而，目前雙源無軌電車大部分用的都是鋰離子電池，在電池單元之間溫差較大時加熱器如繼續工作，最高溫度的電池單體可能因為高溫而導致電池內部損壞。
發明內容
基於此，有必要提供一種在加熱時考慮電池單元間溫差的電車電池加熱方法。一種電車電池加熱方法，包括步驟
由設置在電池組的各電池單元上的溫度傳感器獲得各電池單元的溫度；
當電池單元的最低溫度小於第一預設值時，電池控制單元控制加熱器為電池組加熱；當任兩個電池單元間的溫差大於第二預設值，電池控制單元控制風機工作，使電池組內溫度趨於均勻；
當所述溫差大於第三預設值時，電池控制單元控制加熱器停止工作，並使風機繼續工作，其中第三預設值大於第二預設值；以及
當電池單元的最低溫度大於第四預設值時，電池控制單元控制加熱器停止工作，第四預設值大於第一預設值。在優選的實施例中，所述的電車電池加熱方法進一步包括步驟當所述溫差小於或等於第五預設值並大於第二預設值時，電池控制單元控制加熱器工作，第五預設值大於第二預設值並小於地三預設值。在優選的實施例中，所述第一預設值為9 irC。所述第四預設值為14 17°C。所述第二預設值為疒5°C。所述第三預設值為9 11°C。所述第五預設值為5 7°C。本發明的電車電池加熱方法通過實時判斷電池組的溫度及電池單元之間的溫差來對電池組進行加熱，在保證電池組最低溫度不低於第一預設值的同時保證電池組最高溫度不會超出危險警戒，在確保電池的可靠性的同時使電池組溫度維持在適當的溫度範圍內，使電池組可在短時間內被充飽。
圖I為一實施例中電池組管理系統的結構示意圖。圖2為一實施例中電車電池加熱方法的流程圖。
具體實施例方式下面將結合具體實施例及附圖對本發明電車電池加熱方法作進一步詳細描述。本發明的電車電池加熱方法適用於電車的電池，特別是由多個單體鋰離子電池通 過串並聯方式構成的電池組。我們知道，鋰電池的充電電流跟溫度是緊密聯繫的，例如在電池溫度低於(TC的時候，鋰離子電池無法充電。因此如何在短時間內將鋰離子電池組充飽的問題實際上已經轉為到如何在短時間內讓電池的溫度上升到可接受大電流充電範圍的問題。本發明採用利用加熱器給電池組加熱，用風扇輔助熱量均衡分布的控制策略，迅速安全提升電池組溫度，從而解決能夠快速充電的難題。本發明方法主要應用於如圖I所示的電池組管理系統中，該電池組管理系統用於對電車車載電池組進行管理。電池組中包括多個電池單元(電池單元I至電池單元N)。每個電池單元可以僅包括一個單體電池，也可以包括通過並聯或串並聯的方式連接起來的多個單體電池。該電池組管理系統主要包括電池控制單元10(battery control unit,BQJ),與電池控制單元10相連的監控設備20以及多個電池管理單元30 (battery managementunit, BMU)，設置在各電池單元上的溫度傳感器以及採樣電路(圖未示)，設置在電池箱內的加熱器40和風機50。其中，加熱器的一端與電池組的負極相連(電池組負極與充電線的負極相連)，另一端通過繼電器60與電池控制單元10的充電線相連，如此，電池充電過程中，加熱器利用電網電能工作。風機50的一端與電池組的正極相連(電池組正極與充電線正極相連)，另一端通過繼電器70與電池控制單元10的充電線相連，如此，電池充電過程中，風機利用電網電能工作。電池管理單元30分別與設置在各電池單元上的溫度傳感器以及採樣電路相連，並從溫度傳感器和採樣電路上獲得各電池單元的溫度和電壓等參數，同時還根據電池控制單元10的指令啟用和停用對應的電池單元或電池單元內的單體電池。電池控制單元10用於對繼電器60、70以及各電池管理單元30進行綜合控制。如圖2所示，一實施例中，電車電池加熱方法主要包括步驟SlOl至步驟S10。步驟S101，由設置在電池組的各電池單元上的溫度傳感器獲得各電池單元的溫度。步驟S102，判斷各電池單元的溫度是否小於第一預設值，如果其中的最低溫度Tmin小於第一預設值時，執行步驟S103，否則執行步驟S104。其中，第一預設值的取值範圍可為9 11°C (攝氏度)，本實施例中採用10°C。步驟S103，電池控制單元閉合與加熱器相連的繼電器，使加熱器為電池組加熱，然後執行步驟S105和步驟S106。步驟S104，斷開加熱器。步驟S105，判斷電池單元的最低溫度是否大於第四預設值，如果大於第四預設值，則執行步驟S104，否則執行步驟S103。其中，第四預設值大於第一預設值，且其取值範圍可為14 17°C，本實施例中採用15°C。步驟S106，判斷任兩個電池單元間的溫差是否大於第三預設值，如果大於第三預設值，則執行步驟S107，否則執行步驟S110。其中第三預設值的取值範圍可為擴11°C，本實施例中採用10°c。如果電池單元間的溫差超過10°C，則電池單元的最高溫度已接近危險警戒。步驟S107，電池控制單元控制風機工作，使電池組內溫度趨於均勻，同時斷開加熱器，防止某個電池單元的溫度超過危險警戒。然後執行步驟S108。步驟S108，判斷任兩個電池單元間的溫差是否小於或等於第五預設值，如果是則執行步驟S109，否則執行步驟S107。其中，第五預設值小於第三預設值，且其取值範圍為5 7°C，本實施例中採用6°C。步驟S109，電池控制單元控制加熱器和風機工作，為電池組加溫並使電池單元間溫度均衡，並同時執行步驟S110。步驟S110，判斷任兩個電池單元間的溫差是否大於第二預設值，如果是則執行步驟S111，否則執行步驟S112。其中，第二預設值小於第五預設值和第三預設值，且其取值範圍為2飛。C，本實施例中採用3°C。步驟S111，電池控制單元控制風機工作預定時間後再執行步驟S110。步驟S112，電池控制單元控制風機停止工作並執行步驟S102。本發明電車電池加熱方法的控制策略可總結為以下兩點
(1)加熱控制策略利用電池控制單元10控制加熱繼電器60，加熱繼電器60和加熱器40直接相連；當電池最低溫度小於10°C時，閉合加熱繼電器60，加熱器40開始工作；當最低溫度大於15°C時，斷開加熱繼電器60，加熱器40停止工作；
(2)熱均衡控制策略利用電池控制單元10控制風機繼電器70，風機繼電器70和風機50直接相連；當電池溫差大於3°C時，閉合風機繼電器70，風機50開始工作；當電池溫差小於3°C時，斷開風機繼電器70，風機50停止工作；在加熱的過程中，若溫差大於10°C，停止加熱，開啟風機50,溫差小於6°C時,再開啟加熱器40。本發明方法具有以下優點(I)智能化程度更高，在電池組的各種狀態下，電池控制單元通過繼電器控制加熱器和風機的工作狀態，按照需要自動實現其功能；(2)電池組受熱均勻，確保電池組內各電池單元均在適宜的溫度範圍內，提高了低溫下充電速率；(3)利用電網作為加熱器的電源，減少了電能流經的系統，提高了能量利用率。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。權利要求
1.一種電車電池加熱方法，其特徵在於，包括步驟 由設置在電池組的各電池單元上的溫度傳感器獲得各電池單元的溫度； 當電池單元的最低溫度小於第一預設值時，電池控制單元控制加熱器為電池組加熱；當任兩個電池單元間的溫差大於第二預設值，電池控制單元控制風機工作，使電池組內溫度趨於均勻； 當所述溫差大於第三預設值時，電池控制單元控制加熱器停止工作，並使風機繼續工作，其中第三預設值大於第二預設值；以及 當電池單元的最低溫度大於第四預設值時，電池控制單元控制加熱器停止工作，第四預設值大於第一預設值。
2.根據權利要求I所述的電車電池加熱方法，其特徵在於，進一步包括步驟，當所述溫差小於或等於第五預設值並大於第二預設值時，電池控制單元控制加熱器工作，第五預設值大於第二預設值並小於地三預設值。
3.根據權利要求I或2所述的電車電池加熱方法，其特徵在於，所述第一預設值為9 ire。
4.根據權利要求I或2所述的電車電池加熱方法，其特徵在於，所述第四預設值為14 17。。。
5.根據權利要求I或2所述的電車電池加熱方法，其特徵在於，所述第二預設值為2 5。。。
6.根據權利要求I或2所述的電車電池加熱方法，其特徵在於，所述第三預設值為9 11。。。
7.根據權利要求2所述的電車電池加熱方法，其特徵在於，所述第五預設值為5 7°C。
全文摘要
本發明涉及電車電池加熱方法，其包括步驟由設置在電池組的各電池單元上的溫度傳感器獲得各電池單元的溫度；當電池單元的最低溫度小於第一預設值時，電池控制單元控制加熱器為電池組加熱；當任兩個電池單元間的溫差大於第二預設值，電池控制單元控制風機工作，使電池組內溫度趨於均勻；以及當電池單元的最低溫度大於第四預設值時，電池控制單元控制加熱器停止工作，第四預設值大於第一預設值。本發明的電車電池加熱方法在保證電池組最低溫度不低於第一預設值的同時保證電池組最高溫度不會超出危險警戒，在確保電池的可靠性的同時使電池組溫度維持在適當的溫度範圍內，使電池組可在短時間內被充飽。
文檔編號H01M10/50GK102709615SQ20121013620
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月4日 優先權日2012年5月4日
發明者劉飛, 文鋒, 樊耀國, 阮旭松 申請人:惠州市億能電子有限公司