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一種純電動汽車動力電池的加熱系統(tǒng)及其控制方法

技術(shù)領(lǐng)域 

本發(fā)明屬于純電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到純電動汽車動力電池的加熱系統(tǒng)及其控制方法。 

背景技術(shù) 

實(shí)驗(yàn)研究表明，純電動汽車所用動力鋰電池最適宜工作的(充放電)溫度為35～45℃，在冬季嚴(yán)寒地區(qū)(如-25℃以下溫度)使用時(shí)，動力鋰電池的放電性能、充電接受能力都受低溫影響而大大下降，比如若動力電池包布置在車廂地板下面，其底部即使是靠車身底板完全密封也難免受外界低溫影響，從而在行車過程中可能電池放電的產(chǎn)生的熱量小于電池包向外界的散熱量，致使各電池單體的溫度不在最佳工作范圍內(nèi)；在室外停車充電時(shí)各電池單體停止散熱，同時(shí)風(fēng)道再不輸送艙內(nèi)等溫的空氣以維持包內(nèi)溫度，導(dǎo)致無論快充還是慢充都是效率低下；而早晨駐車啟動時(shí)，若電動車整夜都停在室外則極難在較短時(shí)間內(nèi)啟動，上述問題都會影響電動汽車在嚴(yán)寒地區(qū)的動力性和續(xù)駛里程，甚至影響動力電池的使用壽命，嚴(yán)重限制了其使用推廣的范圍。 

為了解決上述低溫問題，現(xiàn)階段的做法如下：在電池包內(nèi)設(shè)置溫控裝置，同時(shí)在電池包內(nèi)部合理設(shè)置功率電阻單元或電加熱膜材料，BMS(電池管理系統(tǒng))檢測到電池單體環(huán)境溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，使溫控裝置開始工作，利用電池包本身的電池電量對電池進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)就自動關(guān)閉加熱。在理想的實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)表明，該加熱系統(tǒng)從-25℃加熱至設(shè)定溫度所需時(shí)間小于10分鐘，但實(shí)際嚴(yán)寒地區(qū)溫度的變化和電動汽車使用工況的復(fù)雜，使加熱時(shí)間極可能遠(yuǎn)大于這個(gè)時(shí)間，而且該加熱系統(tǒng)如果頻繁使用，會大大消耗電池本身的電能，影響整車的動力性和續(xù)駛里程。而利用外界熱源的電池加熱采暖技術(shù)，目前國內(nèi)外尚處在探索階段。 

發(fā)明內(nèi)容 

本發(fā)明的目的是提出一種純電動汽車動力電池的加熱系統(tǒng)及其控制方法，以解決低溫對純電動汽車動力電池性能的影響，使純電動汽車能夠在冬季嚴(yán)寒地區(qū)使用。 

本發(fā)明的純電動汽車動力電池的加熱系統(tǒng)包括安裝于電池包內(nèi)的電池加熱裝置，所述電池加熱裝置設(shè)置有中空的散熱片，所述散熱片設(shè)置有進(jìn)水口和出水口，關(guān)鍵在于還包括一個(gè)輔助加熱器，所述輔助加熱器與燃料供給裝置相連，輔助加熱器內(nèi)置有熱交換器，熱交換器的進(jìn)水口通過水泵及水管與膨脹水箱的出水口相通，熱交換器的出水口通過電控閥與散熱片的進(jìn)水口相通，散熱片的出水口與膨脹水箱的進(jìn)水口相通，所述電控閥、輔助加熱器、水泵與整車控制器連接并受整車控制器所控制，所述整車控制器還與電池管理系統(tǒng)相連。 

上述純電動汽車動力電池的加熱系統(tǒng)的控制方法包括如下步驟： 

A：在行車過程及停車為電池充電時(shí)，整車控制器通過電池管理系統(tǒng)檢測電池包內(nèi)的溫度，當(dāng)電池包內(nèi)的溫度低于預(yù)定溫度時(shí)，整車控制器控制輔助加熱器加熱，并控制電控閥的開度以分配高溫冷卻液的流量而調(diào)節(jié)電池包內(nèi)的溫度，直到電池包內(nèi)的溫度升高到預(yù)定溫度范圍內(nèi)后才關(guān)閉輔助加熱器及電控閥； 

B：在整車啟動之前，整車控制器接收到遙控器的啟動信號后，整車控制器通過電池管理系統(tǒng)檢測電池包內(nèi)的溫度，若電池包內(nèi)的溫度低于預(yù)定溫度，整車控制器控制輔助加熱器加熱，并控制電控閥的開度以調(diào)節(jié)電池包內(nèi)的溫度，直到電池包內(nèi)的溫度升高到預(yù)定溫度范圍內(nèi)后才關(guān)閉輔助加熱器及電控閥。 

為了充分利用輔助加熱器的加熱功能，上述動力電池加熱系統(tǒng)還包括空調(diào)系統(tǒng)，所述輔助加熱器內(nèi)的熱交換器的進(jìn)水口通過水泵及水管與膨脹水箱的出水口相通，熱交換器的出水口通過第二電控三通閥分別與空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)水口、散熱片的進(jìn)水口相通，空調(diào)系統(tǒng)的出水口、散熱片的出水口分別通過第一電控三通閥與膨脹水箱的進(jìn)水口相通，所述第一電控三通閥、第二電控三通閥與整車控制器連接并受整車控制器所控制。 

當(dāng)上述動力電池加熱系統(tǒng)包括空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，其控制方法包括如下步驟： 

A：在行車過程中，整車控制器通過電池管理系統(tǒng)檢測電池包內(nèi)的溫度，整車控制器還通過空調(diào)控制器檢測車內(nèi)溫度傳感器信號從而判斷空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，當(dāng)電池包內(nèi)的溫度低于預(yù)定溫度或空調(diào)系統(tǒng)為加熱狀態(tài)時(shí)，整車控制器控制輔助加熱器加熱，并控制第一電控三通閥、第二電控三通閥的開度以分配高溫冷卻液的流量，調(diào)節(jié)電池包內(nèi)和/或車內(nèi)的溫度，直到電池包內(nèi)和/或車內(nèi)的溫度升高到預(yù)定溫度范圍內(nèi)后才關(guān)閉輔助加熱器； 

B：在乘員離開車內(nèi)停車為電池充電時(shí)，整車控制器通過電池管理系統(tǒng)檢測電池包內(nèi)的溫度，當(dāng)電池包內(nèi)的溫度低于預(yù)定溫度時(shí)，整車控制器控制輔助加熱器加熱，并控制第一電控三通閥、第二電控三通閥和空調(diào)及膨脹水箱的相關(guān)管路的開度，以關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)的水循環(huán)通路，同時(shí)調(diào)節(jié)電池包內(nèi)的溫度，直到電池包內(nèi)的溫度升高到預(yù)定溫度范圍內(nèi)后才關(guān)閉輔助加熱器； 

C：在整車啟動之前，整車控制器接收到遙控器的啟動信號后，整車控制器通過電池管理系統(tǒng)檢測電池包內(nèi)的溫度，整車控制器還檢測車內(nèi)的溫度，當(dāng)電池包內(nèi)和/或車內(nèi)的溫度低于預(yù)定溫度時(shí)，整車控制器控制輔助加熱器加熱，并控制第一電控三通閥、第二電控三通閥的開度以分配高溫冷卻液的流量，調(diào)節(jié)電池包內(nèi)和/或車內(nèi)的溫度，直到電池包內(nèi)和/或車內(nèi)的溫度升高到預(yù)定溫度范圍內(nèi)后才關(guān)閉輔助加熱器。 

所述電池包設(shè)置有通風(fēng)口，所述通風(fēng)口與整車控制器連接并受整車控制器控制其開度。當(dāng)整車控制器控制輔助加熱器只為電池包加熱時(shí)，整車控制器關(guān)閉電池包的通風(fēng)口，避免熱量損失，提高電池包的加熱速度。 

為提高環(huán)保性，所述輔助加熱器為乙醇加熱器，所述燃料供給裝置由耐醇材料制成。 

本發(fā)明的純電動汽車動力電池的加熱系統(tǒng)利用輔助加熱器產(chǎn)生的熱能來對電池包進(jìn)行加熱，不會消耗電池電量，因此不會影響電動車的動力性和續(xù)航里程，同時(shí)還可以保證空調(diào)系統(tǒng)所需的熱量，整車控制器通過控制各電控閥的開度來分配熱量，控制方法簡單。輔助加熱器可以通過整車控制器及遙控器來遙控啟動，因此可以在啟動整車前單獨(dú)啟動，提前加熱電池包及啟動空調(diào)除霜除霧，避免因電池包溫度過低不能啟動整車，因此擴(kuò)大了純電動汽車的使用范圍。