電池升溫系統(tǒng)及其控制方法技術方案

本發(fā)明專利技術提供一種電池升溫系統(tǒng)及其控制方法。電池升溫系統(tǒng)包括操作附接至電池模塊的加熱器的電源。加熱器配置為增大電池溫度，并且安裝在加熱器與電源之間的電路上的可變電阻器基于電阻值的調整狀態(tài)調整加熱器的加熱值。安裝在加熱器與電源之間的電路上的加熱器繼電器打開與關閉電路以選擇性地打開/關閉加熱器。第一傳感器傳感電池溫度并且第二傳感器傳感加熱器溫度。控制器基于第一傳感器傳感的溫度信息而輸出控制信號以操作加熱器繼電器來選擇性地打開/關閉加熱器并輸出控制信號以調整可變電阻器的可變電阻值。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
電池升溫系統(tǒng)及其控制方法
本專利技術涉及電池升溫系統(tǒng)極其控制方法，并且更具體地，涉及這樣一種電池升溫系統(tǒng)極其控制方法，其更有效地執(zhí)行加熱控制以縮短電池升溫時間同時縮短低溫條件中電池升溫時間。
技術介紹
作為新一代二次電池的鋰聚合物電池(LiPB)已被用作諸如電動車輛和混合動力車輛的環(huán)保型車輛中的電池。鋰聚合物電池(LiPB)是使用具有優(yōu)異的離子導電性的固體電解質的二次電池。在液體電解質電池中，電解液很可能會泄露并且電解液中使用的有機溶劑是可燃材料，而諸如鋰聚合物電池的固體電解質電池的優(yōu)勢在于該電池不具有(例如，最小)泄露電解液以及爆炸風險的可能性、具有低內阻以及高能量密度，并不會使電池的使用期限減小而不需充足電和完全放電,因為該電池不具有記憶作用。然而，在基本低溫區(qū)域中，由于充電狀態(tài)(SOC)降低，電池的內阻迅速增大，使得放電輸出降低。因為車輛的行駛條件是通過基于電池溫度和SOC的輸出而不是通過基于車輛行駛狀態(tài)中電池的SOC限制輸出來確定，因此需要將基本低溫狀態(tài)中的電池增大至適當溫度(例如，行駛狀態(tài)的預定溫度)以確保基本低溫時車輛的電源性能。當電池在基本低溫狀態(tài)下充電時，正極和負極的過電壓的升高不是對稱增大的，從而與室溫下充電相比，充電容量可能降低并且負極電壓可能降低至基本低電壓。具體地，電池中類金屬的鋰減少，并且當該情況在基本時間段內重復時，電池的性能可能會惡化并且可能出現(xiàn)內部短路。為了有效地使用鋰聚合物電池(LiPB)，并且確保LiPB的安全性以及耐用期限，需要適當?shù)毓芾黼姵氐氖褂脺囟取Ｈ欢敿訜崞骺焖俚厥┘訜嵋栽龃箅姵販囟葧r，可能會存在起火、爆炸等的風險，并且因此，存在這樣的一種需求，系統(tǒng)需基于電池的溫度和外部條件有效地控制加熱器的溫度。作為當前電池升溫系統(tǒng)，之前已經開發(fā)了通過用正溫度系數(shù)(PTC)加熱器來加熱流通于電池組的流體來增大電池溫度的方法，通過使用圍繞電池模塊的毯狀加熱器加熱電池周圍的空氣的方法等等。電池升溫系統(tǒng)的主要性能取決于短升溫時間以快速地改善低溫時電池的輸出以及安全保證以防止風險，諸如，防止在任何情況下發(fā)生火災。為了縮短電池升溫時間，需要減少電源的阻抗以增大加熱器的加熱值，并且確保電池的安全性，需要增大電源的阻抗以減少加熱器的加熱值。然而，根據相關技術，當加熱器的加熱值無條件地增大時，在非正常情況下電池中可能會發(fā)生火，并且具體地，由于加熱器的熱變形可能會出現(xiàn)火星并且由于可燃氣體的泄露可能會出現(xiàn)電池的著火等等由于過度的電池升溫引起的問題，這可能會導致整個車輛的風險。當僅考慮到電池升溫時間的縮短而增大加熱器的加熱值時，由于升溫系統(tǒng)的故障期間的連續(xù)加熱難以確保電池的安全性。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術提供這樣一種電池升溫系統(tǒng)及其控制方法，其可更有效地執(zhí)行加熱控制以縮短電池升溫時間同時減少低溫條件下的電池升溫時間。此外，本專利技術提供這樣一種電池升溫系統(tǒng)及其控制方法，其通過防止電池溫度過度升高并防止加熱器過熱確保電池的耐用性以及加熱器的熱變形。此外，本專利技術提供這樣一種電池升溫系統(tǒng)及其控制方法，其在解決了當僅考慮電池升溫時間的縮短時出現(xiàn)的問題的同時縮短電池升溫時間并確保電池安全性。本專利技術也提供這樣一種電池升溫系統(tǒng)及其控制方法，其在電池升溫過程期間防止不必要能量浪費并通過縮短充電時間節(jié)約充電成本以實現(xiàn)快速充電。本專利技術的示例性實施方式提供這樣一種電池升溫系統(tǒng)，其包括：電源，配置為操作加熱器；加熱器，附接至電池模塊并配置為通過加熱操作增大電池溫度；可變電阻器，安裝在加熱器與電源之間的電路上并配置為基于電阻值的調整狀態(tài)調整加熱器的加熱值；加熱器繼電器，安裝在加熱器與電源之間的電路上并配置為打開和關閉電路以選擇性地打開和關閉加熱器；第一傳感器，配置為傳感電池溫度；第二傳感器，配置為傳感加熱器溫度；以及控制器，配置為基于第一和第二傳感器傳感的溫度信息輸出控制信號以操作加熱器繼電器來選擇性地打開和關閉加熱器，并輸出控制信號以調整可變電阻器的電阻值。當電池溫度小于預定第一參考溫度T1時，控制器可被配置為打開加熱器繼電器并在電池溫度為小于第二參考溫度T2(T2<T1)的低溫狀態(tài)時降低可變電阻器的電阻值以執(zhí)行電阻值調整過程來增大加熱器的加熱值。響應于在電阻值調整過程期間通過將加熱器溫度和電池溫度之間的偏差與預定溫度偏差之間進行比較確定加熱器溫度與電池溫度之間的偏差等于或小于預定溫度偏差，可將控制器設置為降低可變電阻器的電阻值。在電阻值調整過程期間，當加熱器溫度與電池溫度之間的偏差大于預定溫度偏差時通過增大可變電阻器的電阻值可將控制器設置為減少加熱器的加熱值。響應于在電阻值調整過程之后通過將電池溫度與預定第三參考溫度T3(T1>T3>T2)進行比較確定電池溫度升高至大于第三參考溫度的溫度，控制器可被配置為增大可變電阻器的電阻值以執(zhí)行減少加熱器的加熱值的額外電阻值調整過程。此外，響應于在額外電阻值調整過程期間通過將加熱器溫度和電池溫度之間的偏差與預定溫度偏差之間進行比較確定加熱器溫度與電池溫度之間的偏差等于或小于預定溫度偏差，可將控制器設置為增大可變電阻器的電阻值。當在額外電阻值調整過程期間加熱器溫度與電池溫度之間的偏差大于預定溫度偏差時，控制器可被配置為增大可變電阻器的電阻值以減小加熱器的加熱值，并且然后，當加熱器溫度與電池溫度之間的偏差小于預定溫度偏差時，額外增大可變電阻器的電阻值。本專利技術的另一示例性實施方式提供一種電池升溫系統(tǒng)的控制方法，其可包括：由傳感器傳感電池溫度和加熱器溫度；當電池溫度小于預定第一參考溫度T1時由控制器操作加熱器以通過打開加熱器繼電器來增大電池溫度；當電池溫度處于小于第二參考溫度T2(T2<T1)的低溫狀態(tài)中時由控制器調整電阻值以通過降低可變電阻器的電阻值來增大加熱器的加熱值；以及在調整電阻值會后通過比較電池溫度與第三參考溫度T3(T1>T3>T2)在電池溫度升高至大于預定第三參考溫度的溫度時由控制器另外調整電阻值以通過增大可變電阻器的電阻值來減小加熱器的加熱值。根據本專利技術示例性實施方式的電池升溫系統(tǒng)及其控制方法，可以更有效地執(zhí)行加熱控制以縮短升溫時間同時縮短低溫條件中的電池升溫時間。此外，通過防止電池溫度過度升高并防止加熱器過熱可以確保電池的耐用性并防止加熱器的熱變形以及降低電池升溫時間并確保安全性。另外，在電池升溫過程期間可以防止不必要的能量浪費并通過縮短充電時間節(jié)約充電成本以實現(xiàn)快速充電。附圖說明圖1是示意性地示出安裝在根據本專利技術示例性實施方式的電池升溫系統(tǒng)的電池模塊內的加熱器的示例性示圖；圖2是示意性地示出根據本專利技術示例性實施方式的電池升溫系統(tǒng)的配置的示例性示圖；圖3是示出根據本專利技術示例性實施方式的電池升溫系統(tǒng)的控制方法的示例性圖表；以及圖4是示出在根據本專利技術示例性實施方式的電池升溫系統(tǒng)的控制過程期間的加熱器溫度和電池溫度(例如，電池溫度)的示例性示圖。具體實施方式應當理解，本文所使用的術語“車輛(vehicle)”或者“車輛的(vehicular)”或者其他的類似術語包括廣義的機動車輛，諸如包括運動型多用途車輛(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的載客車輛，包括各種小船(boat)和船舶(ship)的水運工具(watercraft)，航本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電池升溫系統(tǒng)，包括：電源，配置為操作加熱器；加熱器，附接至電池模塊并配置為通過加熱操作增加電池溫度；可變電阻器，安裝在所述加熱器與所述電源之間的電路上并配置為基于電阻值的調整狀態(tài)調整所述加熱器的加熱值；加熱器繼電器，安裝在所述加熱器與所述電源之間的所述電路上并配置為打開和關閉所述電路以選擇性地打開和關閉所述加熱器；第一傳感器，配置為感測所述電池溫度；第二傳感器，配置為感測加熱器溫度；以及控制器，配置為基于所述第一和第二傳感器感測的溫度信息輸出控制信號以操作所述加熱器繼電器從而選擇性地打開和關閉所述加熱器，并輸出控制信號以調整所述可變電阻器的所述電阻值。

【技術特征摘要】
2013.11.22 KR 10-2013-01425901.一種電池升溫系統(tǒng)，包括：電源，配置為操作加熱器；加熱器，附接至電池模塊并配置為通過加熱操作增加電池溫度；可變電阻器，安裝在所述加熱器與所述電源之間的電路上并配置為基于電阻值的調整狀態(tài)調整所述加熱器的加熱值；加熱器繼電器，安裝在所述加熱器與所述電源之間的所述電路上并配置為打開和關閉所述電路以選擇性地打開和關閉所述加熱器；第一傳感器，配置為感測所述電池溫度；第二傳感器，配置為感測加熱器溫度；以及控制器，配置為基于所述第一和第二傳感器感測的溫度信息輸出控制信號以操作所述加熱器繼電器從而選擇性地打開和關閉所述加熱器，并輸出控制信號以調整所述可變電阻器的所述電阻值，其中，所述控制器被設定為：在所述電阻值調整過程期間，響應于通過將所述加熱器溫度和所述電池溫度的偏差與預定溫度偏差進行比較而確定所述加熱器溫度與所述電池溫度之間的所述偏差等于或小于所述預定溫度偏差，減小所述可變電阻器的所述電阻值。2.根據權利要求1所述的電池升溫系統(tǒng)，其中，所述控制器進一步被配置為：當所述電池溫度低于預定第一參考溫度T1時打開所述加熱器繼電器并在所述電池溫度為低于第二參考溫度T2的低溫狀態(tài)時減小所述可變電阻器的所述電阻值以執(zhí)行電阻值調整過程來增大所述加熱器的加熱值，其中T2<T1。3.根據權利要求1所...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：金達，尹信赫，
申請(專利權)人：現(xiàn)代自動車株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：韓國;KR