一種電動汽車的電池管理系統和電池管理方法
【專利摘要】本發明實施方式公開了一種電動汽車的電池管理系統和電池管理方法。系統包括：溫度傳感器，用于檢測所述電池的溫度；控制單元，用于當所述溫度低于預先設定的充電溫度門限值時，判定不允許為所述電池充電，并啟動熱管理單元；熱管理單元，用于加熱所述電池。
【專利說明】
_種電動汽車的電池管理系統和電池管理方法
技術領域
[0001]本發明涉及汽車技術領域，更具體地，涉及一種電動汽車的電池管理系統和電池管理方法。
【背景技術】
[0002]能源短缺、石油危機和環境污染愈演愈烈，給人們的生活帶來巨大影響，直接關系到國家經濟和社會的可持續發展。世界各國都在積極開發新能源技術。電動汽車作為一種降低石油消耗、低污染、低噪聲的新能源汽車，被認為是解決能源危機和環境惡化的重要途徑。混合動力汽車同時兼顧純電動汽車和傳統內燃機汽車的優勢，在滿足汽車動力性要求和續駛里程要求的前提下，有效地提高了燃油經濟性，降低了排放，被認為是當前節能和減排的有效路徑之一。
[0003]在電動汽車的成本構成中，電池占了很大一部分。如果電池的壽命過短，就會顯著增加電動汽車成本。然而，過低的環境溫度會對電池壽命產生致命的影響。比如，一塊容量為3500mAh的電池，如果在-10 °C的環境中工作，那么經過不到100次充放電循環，容量就將急劇衰減至500mAh，從而電池壽命顯著降低。另外，低溫環境也會對電池放電性能造成影響。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提出一種電動汽車的電池管理系統，從而提高低溫環境下的電池壽命O
[0005]本發明的另一個目的是提出一種電動汽車的電池管理方法，從而提高低溫環境下的電池壽命。
[0006]根據本發明實施方式的一方面，提出一種電動汽車的電池管理系統，所述電動汽車包括電池，所述系統包括:
[0007]溫度傳感器，用于檢測所述電池的溫度；
[0008]控制單元，用于當所述溫度低于預先設定的充電溫度門限值時，判定不允許為所述電池充電，并啟動熱管理單元；
[0009]熱管理單元，用于加熱所述電池。
[0010]優選地，還包括車載充電機，用于接收交流電，并將所述交流電轉換為直流電；
[0011]熱管理單元，用于利用所述直流電加熱所述電池。
[0012]根據本發明實施方式的一方面，提出一種電動汽車的電池管理系統，所述電動汽車包括電池，該系統包括:
[0013]溫度傳感器，用于檢測所述電池的溫度；
[0014]控制單元，用于基于所述溫度計算所述電池的最大放電功率，當所述最大放電功率低于預先設定的第一放電功率門限值時，使能所述電池放電并限制所述電池的放電功率小于預先設定的第二放電功率門限值，其中所述第二放電功率門限值小于所述最大放電功率，并啟動熱管理單元；
[0015]熱管理單元，用于加熱所述電池。
[0016]優選地，熱管理單元，用于利用電池的所述放電功率加熱所述電池。
[0017]根據本發明實施方式的一方面，提出一種電動汽車的電池管理方法，所述電動汽車包括電池，該方法包括:
[0018]檢測所述電池的溫度；
[0019]當所述溫度低于預先設定的充電溫度門限值時，判定不允許為所述電池充電，并啟動熱管理單元；
[0020]熱管理單元加熱所述電池。
[0021]優選地，在熱管理單元加熱所述電池之前，該方法還包括:
[0022]接收交流電；
[0023]將所述交流電轉換為直流電；
[0024]所述熱管理單元加熱所述電池包括:所述熱管理單元利用所述直流電加熱所述電池。
[0025]優選地，在熱管理單元加熱所述電池之后，該方法還包括:
[0026]檢測加熱后所述電池的溫度；
[0027]當加熱后電池的所述溫度高于或等于所述充電溫度門限值時，判定允許為所述電池充電，并控制所述熱管理單元停止加熱所述電池。
[0028]根據本發明實施方式的一方面，提出一種電動汽車的電池管理方法，所述電動汽車包括電池，該方法包括:
[0029]檢測所述電池的溫度；
[0030]基于所述溫度計算所述電池的最大放電功率；
[0031]當所述最大放電功率低于預先設定的第一放電功率門限值時，使能所述電池放電并限制所述電池的放電功率小于預先設定的第二放電功率門限值，其中所述第二放電功率門限值小于所述最大放電功率，并啟動熱管理單元；
[0032]所述熱管理單元加熱所述電池。
[0033]優選地，所述熱管理單元加熱所述電池包括:所述熱管理單元利用電池的所述放電功率加熱所述電池。
[0034]優選地，在所述熱管理單元加熱所述電池之后，該方法還包括:
[0035]檢測加熱后所述電池的溫度；
[0036]基于加熱后電池的所述溫度計算所述電池的最大放電功率，當所述最大放電功率高于或等于所述第一放電功率門限值時，取消限制所述電池的放電功率，并控制所述熱管理單元停止加熱所述電池。
[0037]從上述技術方案可以看出，在本發明實施方式中，溫度傳感器檢測電池的溫度；當溫度低于預先設定的充電溫度門限值時，控制單元判定不允許為電池充電，并啟動用于加熱電池的熱管理單元。可見，應用本發明之后，當電池溫度低于預先設定的充電溫度門限值時，不允許為電池充電，同時啟動為電池加熱的熱管理單元，從而電池溫度很快升高，很快就可以充電，并由此提高低溫環境下的電池壽命。
[0038]而且，應用本發明之后，在低溫環境下限制電池放電功率并同時啟動為電池加熱的熱管理單元，從而進一步提高低溫環境下的電池壽命。
【附圖說明】
[0039]以下附圖僅對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。
[0040]圖1為根據本發明充電時的電動汽車的電池管理系統的結構圖。
[0041 ] 圖2為本發明充電時的電動汽車的電池管理方法流程圖。
[0042]圖3為根據本發明放電時的電動汽車的電池管理系統的結構圖。
[0043]圖4為本發明放電時的電動汽車的電池管理方法流程圖。
【具體實施方式】
[0044]為了對發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【附圖說明】本發明的【具體實施方式】，在各圖中相同的標號表不相同的部分。
[0045]為了描述上的簡潔和直觀，下文通過描述若干代表性的實施方式來對本發明的方案進行闡述。實施方式中大量的細節僅用于幫助理解本發明的方案。但是很明顯，本發明的技術方案實現時可以不局限于這些細節。為了避免不必要地模糊了本發明的方案，一些實施方式沒有進行細致地描述，而是僅給出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根據……”是指“至少根據……，但不限于僅根據……”。由于漢語的語言習慣，下文中沒有特別指出一個成分的數量時，意味著該成分可以是一個也可以是多個，或可理解為至少一個。
[0046]圖1為根據本發明充電時的電動汽車的電池管理系統的結構圖。
[0047]電池管理系統100與電動汽車的電池200連接，用于對電池200的充電進行控制。電池200具體可以實施為鎳氫蓄電池組；鉛酸蓄電池組；鋰離子電池組；鎳鋅蓄電池組；鈉硫蓄電池組；鋅空氣電池；飛輪電池；超級電容器；燃料電池，等等。
[0048]此處詳細描述了電池200的【具體實施方式】，本領域技術人員可以意識到，這種描述僅是示范性的，并不用于限定本發明的保護范圍。
[0049]如圖1所示，電池管理系統100包括:
[0050]溫度傳感器101，用于檢測電池200的溫度；
[0051]控制單元102，用于當電池200的溫度低于預先設定的充電溫度門限值時，判定不允許為電池200充電，并啟動熱管理單元103 ；
[0052]熱管理單元103，用于加熱電池200。
[0053]溫度傳感器101可以基于任意的溫度檢測方式檢測電池200的溫度。溫度傳感器101具體可以實施為多種形式的溫度檢測元件，比如負溫度系數(Negative TemperatureCoefficient，NTC)溫度傳感器、正溫度系數(Positive Temperature Coefficient, PTC)溫度傳感器或電阻式溫度檢測器(Resistance Temperature Detector，RTD)，等等。溫度傳感器101將檢測到的電池溫度值發送到控制單元102。
[0054]在控制單元102中存儲有充電溫度門限值。當溫度傳感器101發送來的電池溫度值低于該充電溫度門限值時，控制單元102判定電池當前溫度過低，不允許為電池200充電，并啟動熱管理單元103，從而由熱管理單元103加熱電池200。當溫度傳感器101發送來的電池溫度值高于或等于該充電溫度門限值時，控制單元102判定電池當前溫度合適，此時控制單元102判定允許為電池200充電。
[0055]優選地，在控制單元102中存儲的充電溫度門限值是可調節的。當電動汽車處于不同的地理環境時，可以在控制單元102中為電動汽車設置與地理環境相匹配的充電溫度門限值。
[0056]熱管理單元103可以通過多種加熱方式為電池200加熱。比如，熱管理單元103可以利用電動汽車之外的能量源為電池200加熱，也可以通過電動汽車內置的能量源為電池200加熱。優選地，電池管理系統100還包括車載充電機104。車載充電機104從電動汽車外部的電源(比如為充電電源)接收交流電，并將交流電轉換為直流電；熱管理單元103利用該直流電加熱電池200。
[0057]可以將圖1所示系統應用到多種工作場景中。比如，當電動汽車的充電接口感應到充電槍插入時，溫度傳感器101開始檢測電池200的溫度值，并將所檢測到的電池溫度值發送到控制單元102。控制單元102判斷溫度傳感器101發送來的電池溫度值是否低于充電溫度門限值，如果電池溫度值高于或等于充電溫度門限值，表明電池溫度合適，此時控制單元102判定允許為電池200充電，充電槍開始為電池充電；如果電池溫度值低于充電溫度門限值，表明電池溫度過低，此時控制單元102判定不允許為電池200充電，此時充電槍不為電池充電，而且車載充電機104從充電槍接收交流電，并將交流電轉換為直流電；熱管理單元103利用該直流電加熱電池200。
[0058]基于圖1所示結構，本發明實施方式還提出了一種充電時的電動汽車的電池管理方法。
[0059]圖2為本發明充電時的電動汽車的電池管理方法流程圖。如圖2所示，該方法包括:
[0060]步驟201:電動汽車的充電接口檢測插入充電槍。
[0061]步驟202:溫度傳感器101檢測電池200的溫度。
[0062]步驟203:控制單元102判斷溫度傳感器101檢測出的電池溫度是否低于預先設定的充電溫度門限值，如果是，執行步驟204及其后續步驟，如果不是，執行步驟208及其后續步驟。比如，充電溫度門限值可以為零度，或_5°C，或-10°C，等等。在這里，充電溫度門限值優選是可調的。
[0063]步驟204:控制單元102啟動熱管理單元103。
[0064]步驟205:車載充電機104將充電槍輸入的交流電轉換為直流電。
[0065]步驟206:熱管理單元103利用直流電加熱電池200。
[0066]步驟207:溫度傳感器101檢測電池200加熱后的溫度。控制單元102判斷電池200加熱后的溫度是否低于預先設定的充電溫度門限值，如果是，返回執行步驟205及其后續步驟，如果不是，執行步驟208及其后續步驟。
[0067]步驟208:控制單元102計算充電電流值。
[0068]步驟209:車載充電機104將充電槍輸入的交流電轉換為直流電，該直流電的電流為充電電流值。
[0069]步驟210:車載充電機104利用該直流電為電池200充電，并退出本流程。
[0070]以上詳細描述了電池充電時的電動汽車的電池管理系統和方法。應用本發明之后，當電池溫度低于預先設定的充電溫度門限值時，不允許為電池充電，同時啟動為電池加熱的熱管理單元，從而電池溫度很快升高，很快就可以為電池充電，并由此提高低溫環境下的電池壽命。
[0071 ] 本發明還提出了一種電池充電時的電動汽車的電池管理系統。
[0072]圖3為根據本發明放電時的電動汽車的電池管理系統的結構圖。
[0073]電池管理系統100與電動汽車的電池200連接，用于對電池200的放電進行控制。電池200具體可以實施為鎳氫蓄電池組；鉛酸蓄電池組；鋰離子電池組；鎳鋅蓄電池組；鈉硫蓄電池組；鋅空氣電池；飛輪電池；超級電容器；燃料電池，等等。
[0074]此處詳細描述了電池200的【具體實施方式】，本領域技術人員可以意識到，這種描述僅是示范性的，并不用于限定本發明的保護范圍。
[0075]如圖3所示，該系統100包括:
[0076]溫度傳感器101，用于檢測電池200的溫度；
[0077]控制單元102，用于基于溫度傳感器101所檢測的電池溫度計算電池的最大放電功率，當最大放電功率低于預先設定的第一放電功率門限值時，使能電池200放電并限制電池200的放電功率小于預先設定的第二放電功率門限值，其中第二放電功率門限值小于最大放電功率，并啟動熱管理單元103 ；
[0078]熱管理單元103，用于加熱電池200。
[0079]當溫度傳感器101檢測出電池溫度后，控制單元102可以基于多種方式計算電池的最大放電功率。比如，基于電池廠家提供的電池性能參數，在控制單元102中預先存儲電池溫度與最大放電功率的對應關系。當溫度傳感器101檢測出電池溫度后，控制單元102基于該對應關系即可確定出該溫度下的電池的最大放電功率。
[0080]溫度傳感器101可以基于任意的溫度檢測方式檢測電池200的溫度。溫度傳感器101具體可以實施為多種形式的溫度檢測元件，比如負溫度系數溫度傳感器、正溫度系數溫度傳感器或電阻式溫度檢測器，等。溫度傳感器101將檢測到的電池溫度值發送到控制單元 102。
[0081]控制單元102基于溫度傳感器101所檢測的溫度計算出電池200的最大放電功率。比如，控制單元102可以基于電池200的放電屬性以及電池的荷電狀態(SOC)等參數確定出對應于溫度傳感器101所檢測的溫度的最大放電功率。
[0082]在控制單元102中存儲有第一放電功率門限值和第二放電功率門限值。
[0083]當電池200的最大放電功率低于第一放電功率門限值時，控制單元102判定電池溫度過低，不允許電池200大量放電，限制電池200的放電功率小于第二放電功率門限值，并啟動熱管理單元103，從而由熱管理單元103利用電池200的放電功率逐步加熱電池200。
[0084]當電池200的最大放電功率高于或等于第一放電功率門限值時，控制單元102判定電池溫度合適，允許電池200大量放電，取消針對電池200的放電功率的限制。
[0085]比如，假定第一放電功率門限值為80KW ;第二放電功率門限值為60KW。
[0086]當基于電池溫度計算出電池200的最大放電功率為70KW時，由于最大放電功率(70KW)小于第一放電功率門限值(80KW)，因此控制單元102判定電池當前溫度過低，不允許電池200大量放電，限制電池200的放電功率小于第二放電功率門限值(60KW)。
[0087]隨著電池200被逐步加熱，電池溫度逐步升高。相應地，電池200的最大放電功率也逐步增加。當基于加熱后電池溫度計算出電池200的最大放電功率為120KW時，由于此時的最大放電功率(120KW)大于第一放電功率門限值(80KW)，因此控制單元102判定電池溫度合適，允許電池200大量放電，不需要對電池200加熱，并且取消針對電池200的放電功率的限制。
[0088]以上以示范性數值描述的各個放電功率值，具體描述了控制單元102的控制邏輯。本領域技術人員可以意識到，這種描述是示范性的，并不用于限定本發明實施方式的保護范圍。
[0089]優選地，在控制單元102中存儲的第一放電功率門限值和第二放電功率門限值是可調節的。當電動汽車處于不同的地理環境時，可以在控制單元102中為電動汽車設置與地理環境相匹配的第一放電功率門限值和第二放電功率門限值。
[0090]可以將圖3所示系統應用到多種工作場景中。比如，當電動汽車的感應到鑰匙上電信號時，溫度傳感器101開始檢測電池200的溫度值，并將所檢測到的電池溫度值發送到控制單元102。控制單元102基于溫度傳感器101所檢測的電池溫度計算出電池200的最大放電功率。當電池200的最大放電功率低于第一放電功率門限值時，控制單元102判定電池溫度過低，不允許電池200大量放電，限制電池200的放電功率小于第二放電功率門限值，從而電動汽車只能空轉或低速運行。同時，控制單元102啟動熱管理單元103，以由熱管理單元103利用電池200的放電功率逐步加熱電池200。電池200的溫度升高，當電池200的最大放電功率高于或等于第一放電功率門限值時，控制單元102判定電池溫度合適，允許電池200大量放電，取消針對電池200的放電功率的限制，從而電池200可以正常放電，電動汽車可以正常運行。
[0091]基于圖3所示結構，本發明實施方式還提出了一種放電時的電動汽車的電池管理方法。
[0092]圖4為本發明在放電時的電動汽車的電池管理方法流程圖。如圖4所示，該方法包括:
[0093]步驟401:電動汽車的鑰匙接口檢測到鑰匙上電信號。
[0094]步驟402:溫度傳感器101檢測電池200的溫度。
[0095]步驟403:控制單元102計算電池200的溫度所對應的最大放電功率。
[0096]步驟404:控制單元102判斷最大放電功率是否低于預先設定的第一放電功率門限值，如果是，執行步驟405及其后續步驟，如果不是，執行步驟409并結束本流程。
[0097]步驟405:控制單元102啟動熱管理單元103，電池200放電，而且控制單元102限制電池200的放電功率小于第二放電功率門限值，其中第二放電功率門限值小于最大放電功率值。
[0098]步驟406:熱管理單元103利用電池200的放電功率加熱電池200。
[0099]步驟407:溫度傳感器101檢測電池200加熱后的溫度。控制單元102計算加熱后溫度所對應的電池最大放電功率。控制單元102判斷加熱后溫度所對應的電池最大放電功率是否低于預先設定的第一放電功率門限值，如果是，返回執行步驟406及其后續步驟，如果不是，執行步驟409并結束本流程。
[0100]步驟409:電池正常放電。
[0101]綜上所述，在本發明實施方式中，溫度傳感器檢測電池的溫度；當溫度低于預先設定的充電溫度門限值時，控制單元判定不允許為電池充電，并啟動用于加熱電池的熱管理單元。可見，應用本發明之后，當電池溫度低于預先設定的充電溫度門限值時，不允許為電池充電，同時啟動為電池加熱的熱管理單元，從而電池溫度很快升高，很快就可以充電，并由此提高低溫環境下的電池壽命。
[0102]而且，應用本發明之后，在低溫環境下限制電池放電功率并同時啟動為電池加熱的熱管理單元，從而進一步提高低溫環境下的電池壽命。
[0103]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，而并非用以限制本發明的保護范圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方案或變更，如特征的組合、分割或重復，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種電動汽車的電池管理系統，所述電動汽車包括電池，其特征在于，所述系統包括: 溫度傳感器，用于檢測所述電池的溫度； 控制單元，用于當所述溫度低于預先設定的充電溫度門限值時，判定不允許為所述電池充電，并啟動熱管理單元； 熱管理單元，用于加熱所述電池。2.根據權利要求1所述的電池管理系統，其特征在于，還包括車載充電機，用于接收交流電，并將所述交流電轉換為直流電； 熱管理單元，用于利用所述直流電加熱所述電池。3.一種電動汽車的電池管理系統，所述電動汽車包括電池，其特征在于，該系統包括: 溫度傳感器，用于檢測所述電池的溫度； 控制單元，用于基于所述溫度計算所述電池的最大放電功率，當所述最大放電功率低于預先設定的第一放電功率門限值時，使能所述電池放電并限制所述電池的放電功率小于預先設定的第二放電功率門限值，其中所述第二放電功率門限值小于所述最大放電功率，并啟動熱管理單元； 熱管理單元，用于加熱所述電池。4.根據權利要求3所述的電池管理系統，其特征在于， 熱管理單元，用于利用電池的所述放電功率加熱所述電池。5.一種電動汽車的電池管理方法，所述電動汽車包括電池，其特征在于，該方法包括: 檢測所述電池的溫度； 當所述溫度低于預先設定的充電溫度門限值時，判定不允許為所述電池充電，并啟動熱管理單元； 所述熱管理單元加熱所述電池。6.根據權利要求5所述的電池管理方法，其特征在于，在所述熱管理單元加熱所述電池之前，該方法還包括: 接收交流電； 將所述交流電轉換為直流電； 所述熱管理單元加熱所述電池包括:所述熱管理單元利用所述直流電加熱所述電池。7.根據權利要求5所述的電池管理方法，其特征在于，在所述熱管理單元加熱所述電池之后，該方法還包括: 檢測加熱后所述電池的溫度； 當加熱后電池的所述溫度高于或等于所述充電溫度門限值時，判定允許為所述電池充電，并控制所述熱管理單元停止加熱所述電池。8.一種電動汽車的電池管理方法，所述電動汽車包括電池，其特征在于，該方法包括: 檢測所述電池的溫度； 基于所述溫度計算所述電池的最大放電功率； 當所述最大放電功率低于預先設定的第一放電功率門限值時，使能所述電池放電并限制所述電池的放電功率小于預先設定的第二放電功率門限值，其中所述第二放電功率門限值小于所述最大放電功率，并啟動熱管理單元； 所述熱管理單元加熱所述電池。9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于， 所述熱管理單元加熱所述電池包括:所述熱管理單元利用電池的所述放電功率加熱所述電池。10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，在所述熱管理單元加熱所述電池之后，該方法還包括: 檢測加熱后所述電池的溫度； 基于加熱后電池的所述溫度計算所述電池的最大放電功率，當所述最大放電功率高于或等于所述第一放電功率門限值時，取消限制所述電池的放電功率，并控制所述熱管理單元停止加熱所述電池。
【文檔編號】B60L11/18GK105882436SQ201510515481
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年8月20日
【發明人】王克堅, 張廣棟
【申請人】北京長城華冠汽車科技股份有限公司