车用动力电池系统、其加热管理方法及电动汽车的制作方法
【专利摘要】为解决现有技术中车用动力电池系统及其加热管理方法并不能完全适应各种可能的状况，导致低温充电对电池造成损害，降低电池使用寿命的问题，本发明提供了一种车用动力电池系统、其制备方法、及一种电动车，车用动力电池系统包括锂离子电池组、加热装置、电池管理系统、加热模式选择装置、及充电装置，加热模式选择装置设置于加热装置与锂离子电池组、充电装置之间，受电池管理系统控制，用于切换加热装置与锂离子电池组电连接或者加热装置与充电装置电连接。本发明提供的车用动力电池系统及其加热管理方法可有效应对可能出现的各种环境状况，防止低温充电对电池造成损害、降低电池使用寿命的情况发生，保证电池充电过程在合适的环境温度下进行。
【专利说明】车用动力电池系统、其加热管理方法及电动汽车
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种动力电池系统，尤其指包括有加热装置的动力电池系统，及该动力电池系统的加热方法。
【背景技术】
[0002]目前，由于石油等资源的不断枯竭，且其燃烧时对环境造成了不良影响，使得人们重新思考车辆的能量供给方式，寻找代替汽油的清洁能源，比如采用电池模块供电。目前已有各种类型的动力电池出现，比如锂离子动力电池、铅酸动力电池、镍动力电池、燃料电池等，特别是锂离子动力电池，由于其比能量和比功率高等优点，已广泛应用于各种电动车上。
[0003]锂离子电池作为车用动力电池的研发和产品化已经受到越来越多的电池厂家和汽车厂家的重视，目前仍有部分难题未能彻底解决。特别是插电式电动汽车，其可采用外接充电电源进行充电，同时，在车辆行驶过程中，亦可将车辆行驶过程中发电机产生的多余电量或刹车回收的能量存储至锂离子电池组。若是外接充电电源进行充电的过程、或者车辆在行驶过程中，电池处于低温状态下进行充电，比如低于o°c下进行充电，由于锂离子电池一般采用石墨或硬碳作为负极，低温下(0°c以下)充电(电流大于0.2C，C是缩写，表示一种电流，其数值上等于电池的标称容量，IC即表示I小时可将电池放空，0.2C表示5小时即可将电池放空)的瓶颈在于锂离子嵌入负极的速率过慢，负极会析锂，金属锂的析出将导致电池容量劣化，同时金属锂枝晶还有可能刺破隔膜，导致电池内部短路的安全隐患。因而，对于采用锂离子动力电池作为动力提供装置的电动汽车，由于低温下电池的充电效率低下，若长期在低温下充电，则将对电池造成永久性容量损失或损坏，降低电池的使用寿命，甚至给电动汽车带来安全隐患。受限于锂离子电池的低温充电性能，目前从电芯角度提升低温充电能力，技术难度较大。要提高低温下的电池充电效率，较好的方式是对电池进行加热，加热至合适的温度后再进行充电将有效提高电池的充电效率。目前，对于电池加热有若干种方式，比如通过车辆的空调系统送入热风以加热电池，或者采用液态介质将热传递给电池。
[0004]但是目前现有技术的车用动力电池系统及其热管理方法并不能完全适应各种可能的状况，因此仍不能有效解决低温充电过程中对电池造成损害，降低电池使用寿命的问题。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术中车用动力电池系统并不能完全适应各种可能的状况，导致低温充电对电池造成损害，降低电池使用寿命的问题，本发明提供了一种车用动力电池系统。
[0006]本发明实施例公开的车用动力电池系统，包括锂离子电池组、加热装置、电池管理系统、加热模式选择装置、及充电装置；
[0007]充电装置、加热装置及锂离子电池组两两之间均通过高压线电连接；[0008]加热模式选择装置设置于加热装置与锂离子电池组之间、加热装置与充电装置之间、以及锂离子电池组与充电装置之间，受电池管理系统控制，用于实现加热装置与锂离子电池组之间的电路通断，和加热装置与充电装置之间的电路通断。
[0009]采用本发明实施例公开的车用动力电池系统，由于其中设置了加热模式选择装置，可在电池充电前进行加热，其加热用电源可在内部连接锂离子电池组和外接充电电源两种方式之间切换，可有效应对可能出现的各种环境状况，防止低温充电对电池造成损害、降低电池使用寿命的情况发生，保证电池充电过程在合适的环境温度下进行。在现有的整车高压电气架构不变的条件下，仅改进电池系统内的部分设计，即可有效解决在低温环境下的电池充电问题。
[0010]同时，本发明实施例还提供了 一种电动汽车。
[0011]本发明实施例提供的电动汽车包括前述的车用动力电池系统、及整车控制系统；整车控制系统用于控制所述动力电池系统中的电池管理系统及充电装置。
[0012]采用本发明实施例公开的电动汽车，其整车控制系统可对动力电池系统进行管理、控制，同样由于在车用动力电池系统内设置有加热模式选择装置，可在电池充电前进行加热，其加热用电源可在内部连接锂离子电池组和外接充电电源两种方式之间切换，可有效应对可能出现的各种环境状况，防止低温充电对电池造成损害、降低电池使用寿命的情况发生，保证电池充电过程在合适的环境温度下进行。
[0013]同时，为解决现有锂离子动力电池热管理方法并不能完全适应各种可能的状况，导致低温充电对电池造成损害，降低电池使用寿命的问题。本发明还提供了一种车用动力电池系统加热管理方法。
[0014]本发明实施例提供的车用动力电池系统加热管理方法，包括如下步骤:
[0015]步骤S1、启动电池管理系统；
[0016]步骤S2、检测电池温度T，若电池温度T小于预设温度TO，则进入步骤S3 ；
[0017]步骤S3、选择加热模式:
[0018]当充电装置外接充电电源时，选择模式A ；
[0019]当充电装置未连接充电电源，且锂离子电池组内电量足以将电池温度升高至TO时，选择模式B ；
[0020]当充电装置未连接充电电源，且锂离子电池组内电量不足以将电池温度升高至TO时，选择模式C ；
[0021]其中，上述模式A是指采用外接充电电源加热；模式B是指采用锂离子电池组加热；模式C是指提示无合适加热电源。
[0022]采用本发明实施例提供的车用动力电池加热管理方法，由于设置了不同环境下的不同加热模式，使得各种环境下均有响应，合理选择加热用电源或者及时给出合理建议。比如选择外接充电电源加热；或选择内部锂离子电池组进行加热；或者当环境温度低，无外接充电电源，而车用动力电池系统内部锂离子电池组电量不足以将电池加热至合适温度时，则对驾驶人员做出提醒，防止出现低温加热损害电池的情况发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例中提供的一种车用动力电池系统示意图；[0024]图2是本发明实施例中提供的电池管理系统示意图；
[0025]图3是本发明实施例中提供的另一种车用动力电池系统示意图；
[0026]图4是本发明实施例中提供的电动汽车示意图；
[0027]图5是本发明实施例中提供的第三种车用动力电池系统示意图；
[0028]图6是本发明实施例中提供的车用动力电池系统加热管理流程图；
[0029]图7是本发明实施例中提供的选择加热模式流程图；
[0030]图8是本发明实施中提供的车用动力电池加热管理细化流程图；
[0031]其中，1、加热装置；2、电池管理系统；3、加热模式选择装置；4、高压线；5、锂离子电池组；6、充电装置；7、整车控制系统；61、充电电源接口 ；21、控制模块；22、检测模块；221、温度检测模块、222、电量检测模块、223、充电状态检测模块；K1、加热开关；Κ2、充电开关山、信号线；41、第一线段；42、第二线段；43、第三线段；Κ3、第一加热开关；Κ4、第二加热开关。
【具体实施方式】
[0032]为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
[0033]为解决【背景技术】中提到的问题，本发明【具体实施方式】提供了新型的车用动力电池系统、具有该新型车用动力电池系统的电动汽车、以及车用动力电池系统加热管理方法。
[0034]在本发明实施例中，通过在车用动力电池系统上设置加热模式选择装置，在对车用动力电池系统进行加热管理的过程中，可方便快捷的在各种加热模式之间进行选择，可有效应对可能出现的各种环境状况，防止低温充电对电池造成损害、降低电池使用寿命的情况发生，保证电池充电过程在合适的环境温度下进行。以下通过具体实施例对本发明做出说明。
[0035]实施例1
[0036]如下图1所示，本例提供了一种车用动力电池系统，包括锂离子电池组5、加热装置1、电池管理系统2、加热模式选择装置3、及充电装置6。
[0037]充电装置6、加热装置I及锂离子电池组5两两之间均通过高压线4电连接；所谓两两之间均通过高压线4电连接指充电装置6与加热装置I之间通过高压线电连接，充电装置6与加热装置I之间通过高压线4电连接，以及加热装置I与锂离子电池组5之间通过高压线电连接。
[0038]加热模式选择装置设置于加热装置与锂离子电池组、加热装置与充电装置、以及锂离子电池组与充电装置之间，受电池管理系统控制，用于实现加热装置与锂离子电池组的电路通断和加热装置与充电装置的电路通断。
[0039]锂离子电池组5可采用本领域技术人员公知的技术，一般指通过将单个的电池(或称单体电池、电芯等)通过串联或并联形成电池组，然后将其安装在电池箱体中。电池箱体比如可采用下壳、上盖的结构，并从电池组的两个电极上引出高压线4。高压线4主要用来连接负载、或者充电装置6、或者连接加热装置1，可以通过电池组向负载提供电能、或者通过外接充电电源从充电装置6向锂离子电池组5充电，或者通过锂离子电池组5向加热装置I提供电能。
[0040]电池管理系统2 (BATTERY MANAGEMENT SYSTEM,简称BMS)用来管理锂离子电池组5，设置有若干的信号线L，这些信号线L包括采集电池电压、电流、温度等参数的采样线，以及发出控制信号的控制线。这些控制线可以控制加热装置1、充电装置6、各类控制开关的动作。
[0041 ] 如图2所示，其电池管理系统2包括检测模块22和控制模块21，其检测模块22检测电池信息，反馈至控制模块21 ;控制模块21控制加热开关Kl和充电开关K2。检测模块22包括温度检测模块221、电量检测模块222、及充电状态检测模块223。该温度检测模块221可以检测锂离子电池组5内的温度，电量检测模块222可以检测锂离子电池组5内的电流、电压，进而获得电池的电量等信息，充电状态检测模块223可以检测是否外接充电电源。由于上述检测模块22，可以检测电池的温度、电压及是否外接充电电源的信息，依此可作出合理的判断，从控制模块21作出及时、合理的选择，控制充电开关K2和加热开关Kl的动作，以及给充电装置6发送指令。
[0042]本例中加热装置I紧贴于电池壳体表面或通过其他导热材料过渡来与电池进行热交换。当然，也可以选择其他方式来进行加热，只要能对电池进行加热即可。
[0043]加热模式选择装置3可为开关组合，开关可采用继电器、接触器等实现，其主回路通过高压线4连接加热装置I和锂离子电池组5、及充电装置6，其控制回路通过信号线L连接至电池管理系统2。其动作根据开关的切换，来进行加热模式的选择，当外接有充电电源时，可以通过加热模式选择装置3选择外接充电电源的模式向加热装置I提供电能。当无外接充电电源时，若锂离子电池组5内具有足够的电量将电池加热至合适温度时，则可选择内接锂离子电池组5的模式向加热装置I提供电能。若锂离子电池组5内电量不足以将电池加热至合适温度时，则加热模式选择装置3可以选择关闭开关组合，断开与充电装置6和加热装置I的连接。
[0044]充电装置6可内置于电池箱体内，也可置于整车上。也可将充电装置6设置于整车外，当需要充电时，将该充电装置6与锂离子电池组5连接；其充电装置6设有外接充电接口，该充电接口可以连接至专用的充电桩，实现对电池的加热和快速充电，或者也可单独采用或同时采用家用的充电接头，实现对电池的加热和慢速充电。
[0045]采用本实施例公开的车用动力电池系统，由于其中设置了加热模式选择装置3，可在电池充电前进行加热，其加热用电源可在内部连接锂离子电池组5和外接充电电源两种方式之间切换，可有效应对可能出现的各种环境状况，防止低温充电对电池造成损害、降低电池使用寿命的情况发生，保证电池充电过程在合适的环境温度下进行。在现有的整车高压电气架构不变的条件下，仅改进电池系统内的部分设计，即可有效解决在低温环境下的电池充电问题。
[0046]实施例2
[0047]本发明实施例还公开了 一种加热模式选择装置3，如图3所示，包括加热开关Kl和充电开关K2 ;加热开关Kl设置于加热装置I与充电装置6、加热装置I与锂离子电池组5之间的高压线4上，用于控制加热装置I与充电装置6、加热装置I与锂离子电池组5之间的电路通断。充电开关K2设置于锂离子电池组5与充电装置6、锂离子电池组5与加热装置I之间的高压线4上，用于控制锂离子电池组5与加热装置I之间、锂离子电池组5与充电装置6之间的电路通断。
[0048]通常直流高压连接时采用正负端两条高压线，在本实施例中的加热开关Kl和充电开关K2可设置在其中一条高压线上。具体的，充电装置6、加热装置I及锂离子电池组5两两之间均通过高压线4电连接包括:充电装置6、加热装置I及锂离子电池组5两两之间均分别通过两条高压线4电连接，两条高压线4中一条高压线连接正端、另一条高压线连接负端。
[0049]所谓的两条高压线中一条高压线连接正端、另一条高压线连接负端指:充电装置6和加热装置I均通过两条高压线4分别电连接到锂离子电池组5的正、负两端，其中充电装置6和加热装置I的正端均通过高压线4电连接到锂离子电池组5的正端，充电装置6和加热装置I的负端均通过高压线4电连接到锂离子电池组5的负端，以及充电装置6的正端通过高压线4连接到加热装置I的正端，充电装置6的负端通过高压线电连接到加热装置的负端。
[0050]加热开关Kl设置于充电装置6与加热装置I之间的两条高压线4中的一条高压线上；充电开关K2设置于充电装置6与锂离子电池组5之间的两条高压线中的一条高压线上；加热开关Kl和充电开关K2串联设置于加热装置I与锂离子电池组5之间的两条高压线中的一条高压线上。
[0051]如图3和图4所示，高压线的根数为2根，每根高压线均可分成3段，3段连接在一点上，将加热装置1、充电装置6、锂离子电池组5电连接。为方便起见，将每根高压线上，为方便描述起见，将与加热装置I直接连接的高压线段称为第一线段41，将与锂离子电池组5直接连接的高压线段称为第二线段42，将与充电装置6直接连接的高压线段称为第三线段43。将其中一根高压线的第二线段、第三线段、第一线段分别连接至所述锂离子电池组5的正极、充电装置6的正极、以及加热装置I的正极。将另一根高压线的第二线段、第三线段、第一线段分别连接至锂离子电池组5的负极、充电装置6的负极、以及加热装置I的负极。
[0052]在其中一根高压线4的第一线段41上设置加热开关K1，在第二线段上设置充电开关K2。
[0053]本例综合了锂离子电池组5或充电装置6提供电源两个方案的优点。充电装置6的高压线4进入电池箱体后，分为两路，一路给锂离子电池组5充电，其回路设计有充电开关K2 路给加热装置I供电，其回路设计有加热开关Kl ;两开关受电池管理系统2控制。本方案设计合理，实施简单，只需设置该加热开关Kl和充电开关K2这两个控制开关，即可根据其控制逻辑的组合，具有如下功能:给加热装置提供合适的加热电源，若无合适的加热电源，则电池管理系统可给出提示。通过充电开关的通断控制充电电路是否对锂离子电池充电。
[0054]实施例3
[0055]在实施例1的基础上，本例给出了另一种优选的加热模式选择装置3，如图5所示，加热模式选择装置3包括第一加热开关K3、第二加热开关K4 ;第一加热开关K3设置于加热装置I与充电装置6之间的高压线上，用于控制加热装置I与充电装置6之间的电路通断；第二加热开关K4设置于加热装置I与锂离子电池组5之间的高压线4上，用于控制加热装置I与锂离子电池组5之间的电路通断。另外，在本例中设置了一充电开关K2，用来通过充电装置6给锂离子电池组5进行充电，该充电开关K2设置于锂离子电池组5与充电装置6之间的高压线上，用于控制锂离子电池组与充电装置之间的电路通断，以决定是否接通充电电路。第一加热开关K3、第二加热开关K4、充电开关K3均受电池管理系统的控制。
[0056]采用本实施例提供的动力电池系统，可直接控制第一加热开关K3的通断来控制是否采用充电装置进行加热，也可直接控制第二加热开关K4的通断来控制是否采用锂离子电池组进行加热，其方案逻辑清楚，易于实施。
[0057]实施例4
[0058]本实施例用于说明本发明公开的电动汽车，如图4所示，其包括前述实施例公开的车用动力电池系统及整车控制系统7，整车控制系统7用于控制所述动力电池系统中的电池管理系统2及充电装置6。
[0059]其整车控制系统7用来控制整车的动作，包括控制电池管理系统2，由电池管理系统2控制充电装置6及加热模式选择装置3，可以将电池管理系统2读取的信息反馈至整车控制系统7，同时，可将整车控制系统7的控制指令发送给电池管理系统2执行。该整车控制系统7也可直接控制充电装置6，读取充电装置6的状态，给充电装置6发送指令等。
[0060]本实施例公开的电动汽车，其整车控制系统7可对动力电池系统进行管理、控制，同样由于在车用动力电池系统内设置有加热模式选择装置3，因此可在电池充电前对电池进行加热，其加热用电源可在内部连接锂离子电池组5和外接充电电源两种方式之间选择，可有效应对可能出现的各种环境状况，防止低温充电对电池造成损害、降低电池使用寿命的情况发生，保证电池充电过程在合适的环境温度下进行。
[0061]实施例5
[0062]本例公开了一种车用动力电池系统加热管理方法，如图6所示，所述动力电池系统加热管理方法包括如下步骤:
[0063]步骤S1、启动电池管理系统2 ;具体为将车钥匙打至”0N”档，启动电池管理系统2后，根据检测装置检测电池环境温度、检测电量、检测充电装置6是否外接充电电源等信息。然后通过控制装置选择加热模式。
[0064]步骤S2、检测电池温度T，若所述电池温度T小于预设温度T0，则进入步骤S3 ；即通过温度检测模块221检测锂离子电池组5内电池温度，对于预设温度T0，可以自行设定，优选设置其加热温度TO的选择范围为(Tl5°C。在该范围以下的温度内充电会显著降低锂离子电池的充电效率，对锂离子电池造成损害。因此优选该温度范围作为分界线。上述温度范围作为判断依据，相对较合理。
[0065]步骤S3、选择加热模式:
[0066]当充电装置6外接充电电源时，选择模式A ;
[0067]当充电装置6未连接充电电源，且锂离子电池组5内电量足以将电池温度升高至TO时，选择模式B ;
[0068]当充电装置6未连接充电电源，且锂离子电池组5内电量不足以将电池温度升高至TO时，选择模式C ;
[0069]定义上述模式A为采用外接充电电源加热；模式B为采用锂离子电池组5加热；模式C为提示无合适加热电源。上述模式的选择通过加热模式选择装置3实现。
[0070]上述加热模式的选择过程可以为并行条件选择过程，也可为依次进行判断过程，本例中所指的并行条件选择过程即指将是否外接充电装置6和是否电量足够作为判断依据，在考虑各条件的情况下，直接选择模式A或者模式B或者模式C。所谓依次进行判断过程指先判断某一条件，在判断另一条件的过程。比如可依顺序判断是不是模式A，若是则判定为模式A，若否，则进一步判断其是否为模式B，若是则判定其为模式B，若否，则判定其模式C。本例中以并行条件选择过程为例，可以在获取若干条件信息的前提下，直接判断其选择何种加热模式。
[0071]采用本实施例提供的车用动力电池加热管理方法，由于设置了不同环境下的不同加热模式，使得各种环境下均有响应，合理选择加热用电源或者及时给出合理的建议。比如选择外接充电电源加热；或选择内部锂离子电池组5进行加热；或者当环境温度低，无外接充电电源，而车用动力电池系统内部锂离子电池组5电量不足以将电池加热至合适温度时，则对驾驶人员做出提醒，防止出现低温加热损害电池的情况发生。
[0072]实施例6
[0073]本例在实施例5的基础上，如图7所示，对选择加热模式的步骤给出了一种优选的实施方式，步骤S3包括如下步骤:
[0074]步骤S31、判断是否外接充电电源，若是，则选择所述模式A ;若否，则进入步骤S32 ；
[0075]步骤S32、判断锂离子电池组5内电量是否足以将电池温度升高至预设温度TO，若是，则选择所述模式B ;若否，则选择所述模式C。
[0076]本实施例采用先判断有无外接充电电源，然后判断锂离子电池组5电量的方式，依次对其加热模式进行选择。采用此种方式可优化判断程序，简化流程。在低温下对电池进行操作时，加热装置I连接的电源优先使用外接充电电源。这样，其加热的效率更快更高，且保证锂离子电池组5的电量不因用于加热而消耗。
[0077]实施例7
[0078]在本发明实施例中，步骤S3通过加热模式选择装置3实现，其中加热模式选择装置3包括加热开关Kl和充电开关K2 ;加热开关Kl设置于加热装置I与充电装置6之间、加热装置I与锂离子电池 组5之间的高压线4上，用于控制加热装置I与充电装置6之间、加热装置与锂离子电池组之间的电路通断；充电开关K2设置于锂离子电池组5和充电装置6之间、锂离子电池组与加热装置I之间的高压线4上，用于控制锂离子电池组5与加热装置I之间、锂离子电池组5与充电装置6之间的电路通断。
[0079]对于加热模式选择装置3具体为上述加热开关Kl和充电开关K2组合结构，其加热管理方法具体参见图8，模式A为:充电装置6外接充电电源，接通所述加热开关Kl，断开充电开关K2，接通外接充电电源给加热装置I供电。具体为:电动车插上外接充电电源后，电池管理系统2唤醒，开始检测电池温度T，发现电池温度T低于预设温度T0，且充电装置6有外接充电电源与该充电电源接口 61电连接，则电池管理系统2闭合加热开关K1，充电开关K2维持断开，电池管理系统2发送开启加热指令给充电装置6，加热装置I开始工作，直至电池管理系统2检测到T ^ TC。优选地，还可以在加热完成后对该锂离子电池组5进行充电，具体步骤为发送关闭加热指令给充电装置6，然后断开加热开关K1，闭合充电开关K2，电池管理系统2发送开启充电指令给充电装置6，开始充电直至充电完成，电池管理系统2断开充电开关K2。电池管理系统2继续实时监测电芯温度T，如T≤T0，则再次开启充电加热模式，从而保证车辆启动前，电池温度保持在TO以上。如断开充电电源接入，可以启动车辆开始行使。优选地，在对加热装置I进行加热时，向整车控制系统7发送锁止信号，整车控制系统7将车辆锁止，保证在加热过程中无车辆移动现象，保证安全。
[0080]模式B为:充电装置6未外接充电电源，接通所述加热开关K1，接通所述充电开关K2，接通所述锂离子电池组5给加热装置I供电。具体为:电动车钥匙打至” 0N”档，电池管理系统2唤醒，开始检测电池温度，发现电池温度T低于预设温度T0，且未检测到充电装置6的充电电源接口 61有电源接入，则电池管理系统2开始计算，判断当前的电池系统剩余能量如用于自加热，是否可使电池系统加热至高于目标预设温度T0。其判断公式为SOC≥SOCl+ Σ me (TO-T)/E，如果该公式成立，则判定当前的车用动力电池系统剩余能量(电量)足以将电池温度升高至预设温度T0，若该公式不成立，则判定当前的车用动力电池系统剩余能量(电量)不足以将电池温度升高至预设温度TO ;当该公式成立时，电池管理系统2闭合加热开关Kl和充电开关K2，加热装置I开始工作。优选地，电池管理系统2发送锁止动力信号给整车控制器，将车辆锁死，使得充电时不允许车辆启动，防止加热过程中车辆移动导致车辆发电机发电，向锂离子电池组5充电现象的出现，杜绝低温充电现象的发生。持续加热直至电池管理系统2检测到电芯温度高于T0，断开加热开关Kl和充电开关K2。此时由人工判定是否需要充电，如不需要则启动车辆开始行使，如需要，则寻找充电桩，接入外接电源对电池进行充电，此时断开加热开关Kl，闭合充电开关K2，电池管理系统2发送充电指令给充电装置6，即可对锂离子电池组5进行充电，充电完成后，断开充电桩，可以启动车辆开始行使。
[0081]上述公式中，SOC为当前电池荷电状态，SOCl为放电截止的电池荷电状态，m为车用动力电池系统内各部件的质量，c为各部件的比热容，T为当前温度，TO为加热的目标温度，E为车用动力电池系统的总能量。所谓放电截止的电池荷电状态指允许将电池放电至某一状态时的电池荷电状态，例如，设置改值为20%，则将电池放置20%时，将不允许再放电。
[0082]模式C为:充电装置6未外接充电电源，断开加热开关Kl，提示无合适加热电源给加热装置I供电。具体为:将电动车钥匙打至“0N”档，电池管理系统2唤醒，开始检测电池温度，发现电池温度T低于预设温度T0，且未检测到充电装置6的充电电源接口 61有外接充电电源接入，则电池管理系统2开始计算，此时如SOC≤SOCl+ Σ me (TO-T)/E时，即锂离子电池组5内的电量不足以将电池加热至TO以上时，则电池管理系统2发送信号给仪表显示无合适加热电源的提示，当然，也可采用语音提示的方式实现。比如可以在车辆仪表上显示“电池低温，请充电加热”的提示，也可以单独语音播报该文字内容，或者同时结合文字或语音提示的方式，提示驾驶员寻找充电桩。当驾驶员根据提示寻找充电桩电源接入时，则后续流程同上模式B的方式进行。
[0083]当电池温度T≥TO时，则无需对锂离子动力电池进行加热，此时可对锂离子电池组5电量进行判断，可显示当前电量给驾驶员，驾驶员据此作出无需充电、或寻找充电桩充电的选择。若无需充电，则可直接启动车辆行驶，若电量过低，则可提示驾驶员寻找充电桩接入充电，充电时，断开加热开关Kl，接通充电开关K2，电池管理系统2发送充电指令给充电装置6，充电至合适 温度即可。
[0084]上述步骤S3选择加热模式的过程以周期循环判断，比如在某一短时间周期内，对电池温度、电量、是否外接电源等信息逐一判断，选择合适的加热模式进行加热或者提示寻找充电桩加热或充电，当一周期结束时，则重复上述判断过程。[0085]由于选择加热模式的过程是根据锂离子电池的温度、电量、是否外接电源等当前状态进行实时选择的。因此，保证了其加热管理方法的实时性，保证了车用电池系统加热管理方法的全面有效，可最大程度的防止低温充电现象的出现，彻底解决低温加热带来的各种问题。
[0086]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种车用动力电池系统，包括锂离子电池组、加热装置、电池管理系统、加热模式选择装置、及充电装置； 所述充电装置、加热装置及锂离子电池组两两之间均通过高压线电连接； 所述加热模式选择装置设置于所述加热装置与锂离子电池组之间、加热装置与充电装置之间、以及锂离子电池组与充电装置之间，受电池管理系统控制，用于实现所述加热装置与锂离子电池组的电路通断，和所述加热装置与充电装置的电路通断。
2.根据权利要求1所述的车用动力电池系统，其特征在于，所述加热模式选择装置包括加热开关和充电开关； 所述加热开关设置于所述加热装置与充电装置之间、加热装置与锂离子电池组之间的高压线上，用于控制加热装置与充电装置之间、加热装置与锂离子电池组之间的电路通断； 所述充电开关设置于所述锂离子电池组与充电装置之间、锂离子电池组与加热装置之间的高压线上，用于控制锂离子电池组与加热装置之间、锂离子电池组与充电装置之间的电路通断。
3.根据权利要求2所述的车用动力电池系统，其特征在于，所述充电装置、加热装置及锂离子电池组两两之间均通过高压线电连接包括: 所述充电装置、加热装置及锂离子电池组两两之间均分别通过两条高压线电连接，所述两条高压线中一条高压线连接正端、另一条高压线连接负端； 所述加热开关设置于所述充电装置与加热装置之间的两条高压线中的一条高压线上；所述充电开关设置于所述充电装置与锂离子电池组之间的两条高压线中的一条高压线上；所述加热开关和充电开关串联设置于所述加热装置与锂离子电池组之间的两条高压线中的一条高压线上。
4.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括所述权利要求1-3中任意一项所述的车用动力电池系统、及整车控制系统；所述整车控制系统用于控制所述动力电池系统中的电池管理系统及充电装置。
5.一种车用动力电池系统加热管理方法，所述动力电池系统为权利要求1所述的动力电池系统；所述动力电池系统加热管理方法包括如下步骤: 步骤S1、启动电池管理系统； 步骤S2、检测电池温度T，若所述电池温度T小于预设温度T0，则进入步骤S3 ； 步骤S3、选择加热模式: 当充电装置外接充电电源时，选择模式A ； 当充电装置未连接充电电源，且锂离子电池组内电量足以将电池温度升高至TO时，选择模式B ； 当充电装置未连接充电电源，且锂离子电池组内电量不足以将电池温度升高至TO时，选择模式C ； 其中，上述模式A是指采用外接充电电源加热；模式B是指采用锂离子电池组加热；模式C是指提示无合适加热电源。
6.根据权利要求5所述的车用动力电池系统加热管理方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤:步骤S31、判断是否外接充电电源，若是，则选择所述模式A ;若否，则进入步骤S32 ； 步骤S32、判断锂离子电池组内电量是否足以将电池温度升高至预设温度T0，若是，则选择所述模式B ;若否，则选择所述模式C。
7.根据权利要求5或6所述的车用动力电池系统加热管理方法，其特征在于，所述步骤S3通过所述加热模式选择装置实现，其中所述加热模式选择装置包括加热开关和充电开关；所述加热开关设置于所述加热装置与充电装置之间、加热装置与锂离子电池组之间的高压线上，用于控制加热装置与充电装置之间、加热装置与锂离子电池组之间的电路通断； 所述充电开关设置于所述锂离子电池组与充电装置之间、锂离子电池组与加热装置之间的高压线上，用于控制所述锂离子电池组与加热装置之间、所述锂离子电池组与充电装置之间的电路通断； 所述模式A采用外接充电电源加热为:充电装置外接充电电源，接通所述加热开关，断开所述充电开关，接通所述外接充电电源给加热装置供电； 所述模式B采用锂离子电池组加热为:充电装置未外接充电电源，接通所述加热开关，接通所述充电开关，接通所述锂离子电池组给加热装置供电； 所述模式C提示无合适加热电源为:充电装置未外接充电电源，断开加热开关，提示无合适加热电源给加热装置供电。
8.根据权利要求5所述的车用动力电池系统加热管理方法，其特征在于，所述预设温度TO的选择范围为0~l5°C。
9.根据权利要求5或6所述的车用动力电池系统加热管理方法，其特征在于，步骤S3中判断锂离子电池组内电量是否足以将电池温度升高至预设温度TO的步骤为: 判断SOC≥SOCl+ Σ me (TO-T) /E是否成立；其中，SOC为当前的电池荷电状态，SOCl为放电截止的电池荷电状态，m为车用动力电池系统内各部件的质量，c为各部件的比热容，T为当前温度，TO为加热的目标温度，E为车用动力电池系统的总能量； 若成立，则判定所述锂离子电池组内电量足以将电池温度升高至预设温度TO ;若不成立，则判定所述锂离子电池组内电量不足以将电池温度升高至预设温度T0。
10.根据权利要求5所述的车用动力电池系统加热管理方法，其特征在于，所述步骤S3还包括加热时向整车控制系统发送锁止信号的步骤。
【文档编号】H01M10/625GK103972598SQ201310038898
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月31日 优先权日:2013年1月31日
【发明者】王清泉 申请人:广州汽车集团股份有限公司