电动汽车、动力电池系统及其加热控制方法与流程

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车、动力电池系统及其加热控制方法。

背景技术：

动力电池系统作为电动汽车的能量储存站和能源站，是动力系统至关重要的组成部分。动力电池自身的材料特性和温度息息相关，低温环境下动力电池的充放电能力都受到一定限制。动力电池在低温条件下充电时，只能以极小的电流充电，如果温度过低会禁止充电，导致车辆无法启动；动力电池在低温条件下放电(即行车)时，如果其散热速度大于自身产热速率，动力电池温度会持续下降，其放电能力就会受到限制，不能满足整车的功率需求，影响整车的动力性；同时，电池如果持续在低温条件下工作，大量的电能消耗在内阻发热上，库伦效率下降，电池容量不能以最大功率释放，续航里程降低。

相关技术中，通常采用充电预热的方式来解决低温条件下动力电池充电受限的问题，但相关技术中充电预热方案通常采用接触器过多，导致整车成本增高，同时，低温条件下动力电池的放电仍受到一定限制，无法满足整车动力需求，影响电池寿命。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种动力电池系统，将动力电池的充电加热，行车加热和充电回路进行了优化整合，既实现了动力电池的低温充电加热功能，又兼容了动力电池的行车加热功能，保证动力电池持续工作在合适的温度区间，满足动力电池性能的最大发挥，保证整车动力需求，提高动力电池的使用寿命，同时，充电加热和行车加热共用四个接触器，降低了整车成本。

本发明的第二个目的在于提出一种电动汽车。

本发明的第三个目的在于提出一种动力电池系统的加热控制方法。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种动力电池系统，包括：

动力电池；

加热电阻，所述加热电阻设置在所述动力电池中；

电池加热正接触器，所述电池加热正接触器的第一端与所述加热电阻的第一端连接，所述电池加热正接触器的第二端与所述动力电池的正端连接；

电池加热负接触器，所述电池加热负接触器的第一端与所述加热电阻的第二端连接，所述电池加热负接触器的第二端与所述动力电池的负端连接；

充电插座；

充电正接触器，所述充电正接触器的第一端与所述动力电池的正端连接，所述充电正接触器的第二端与所述充电插座的第一端连接；

充电负接触器，所述充电负接触器的第一端与所述充电插座的第二端连接，所述充电负接触器的第二端与所述加热电阻的第二端连接。

根据本发明实施例提出的动力电池系统，通过电池加热正接触器，电池加热负接触器，充电正接触器及充电负接触器对动力电池的充电加热，行车加热和充电回路进行了优化整合，既实现了动力电池的低温充电加热功能，又兼容了动力电池的行车加热功能，保证动力电池持续工作在合适的温度区间，满足动力电池性能的最大发挥，保证整车动力需求，提高动力电池的使用寿命，同时，充电加热和行车加热共用四个接触器，降低了整车成本。

根据本发明的一个实施例，该动力电池系统，还包括：绝缘检测模块，所述绝缘检测模块的第一端与所述动力电池的正端连接，所述绝缘检测模块的第二端与所述动力电池的负端连接。

根据本发明的一个实施例，该动力电池系统，还包括：电池空调，所述电池空调的第一端与所述动力电池的正端连接，所述电池空调的第二端与所述加热电阻的第二端连接。

根据本发明的一个实施例，该动力电池系统，还包括：电流总负电流传感器，所述电池加热负接触器的第二端通过所述电流总负电流传感器与所述动力电池的负端连接。

根据本发明的一个实施例，该动力电池系统，还包括：电池放电总负接触器，所述电池放电总负接触器的第一端与所述电池加热负接触器的第二端连接，所述电池放电总负接触器的第二端与所述动力电池系统的负极连接。

根据本发明的一个实施例，该动力电池系统，还包括：主正继电器，所述动力电池的正端通过所述主正继电器与所述动力电池系统的正极连接。

根据本发明的一个实施例，该动力电池系统，还包括：主负继电器，所述动力电池的负端通过所述主负继电器与所述动力电池系统的负极连接。

根据本发明的一个实施例，该动力电池系统，还包括：预充正继电器，所述预充正继电器的第一端与所述动力电池的正端连接；预充正电阻，所述预充正电阻的第一端与所述预充正继电器的第二端连接，所述预充正电阻的第二端与所述动力电池系统的正极连接；预充负继电器，所述预充负继电器的第一端与所述动力电池的负端连接；预充负电阻，所述预充负电阻的第一端与所述预充负继电器的第二端连接，所述预充负电阻的第二端与所述动力电池系统的负极连接。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电动汽车，包括：如本发明第一方面实施例所述的动力电池系统。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种动力电池系统的加热控制方法，所述动力电池系统包括：动力电池；加热电阻，所述加热电阻设置在所述动力电池中；电池加热正接触器，所述电池加热正接触器的第一端与所述加热电阻的第一端连接，所述电池加热正接触器的第二端与所述动力电池的正端连接；电池加热负接触器，所述电池加热负接触器的第一端与所述加热电阻的第二端连接，所述电池加热负接触器的第二端与所述动力电池的负端连接；充电插座；充电正接触器，所述充电正接触器的第一端与所述动力电池的正端连接，所述充电正接触器的第二端与所述充电插座的第一端连接；充电负接触器，所述充电负接触器的第一端与所述充电插座的第二端连接，所述充电负接触器的第二端与所述加热电阻的第二端连接；所述加热控制方法包括：

获取车辆的状态；

若所述车辆的状态为行车状态，则判断所述动力电池是否满足行车加热条件；若满足，则闭合所述电池加热正接触器和所述电池加热负接触器；若不满足，则断开所述电池加热正接触器和所述电池加热负接触器；

若所述车辆的状态为停车充电状态，则闭合所述充电正接触器、所述充电负接触器和所述电池加热负接触器；判断所述动力电池是否满足充电加热条件和充电条件；若满足充电加热条件，但不满足充电条件，则断开所述电池加热负接触器，闭合所述电池加热正接触器；若满足所述充电加热条件，且满足所述充电条件，则闭合所述电池加热负接触器，闭合所述电池加热正接触器；若不满足所述充电加热条件，但满足所述充电条件，则闭合所述电池加热负接触器，断开所述电池加热正接触器。

根据本发明实施例提出的动力电池系统的加热控制方法，通过电池加热正接触器，电池加热负接触器，充电正接触器及充电负接触器对动力电池的充电加热，行车加热和充电回路进行了优化整合，既实现了动力电池的低温充电加热功能，又兼容了动力电池的行车加热功能，保证动力电池持续工作在合适的温度区间，满足动力电池性能的最大发挥，保证整车动力需求，提高动力电池的使用寿命，同时，充电加热和行车加热共用四个接触器，降低了整车成本。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的动力电池系统的电路图；

图2是根据本发明一个实施例的充电加热的时序逻辑图；

图3是根据本发明一个实施例的电动汽车的结构图；

图4是根据本发明一个实施例的动力电池系统的加热控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明实施例的电动汽车、动力电池系统及其加热控制方法。

图1是根据本发明一个实施例的动力电池系统的电路图，如图1所示，该动力电池系统包括：

动力电池11；

加热电阻12，加热电阻12设置在动力电池11中；

电池加热正接触器km9，电池加热正接触器km9的第一端与加热电阻12的第一端连接，电池加热正接触器km9的第二端与动力电池11的正端连接；

电池加热负接触器km8，电池加热负接触器km8的第一端与加热电阻12的第二端连接，电池加热负接触器km8的第二端与动力电池11的负端连接。

充电插座13；

充电正接触器km5，充电正接触器km5的第一端与动力电池11的正端连接，充电正接触器km5的第二端与充电插座13的第一端连接；

充电负接触器km6，充电负接触器km6的第一端与充电插座13的第二端连接，充电负接触器km6的第二端与加热电阻12的第二端连接。

本发明实施例中，作为一种可行的实施方式，动力电池11具体可为如图1所示的若干个串联的电池组：电池-1～电池-n，动力电池11中还可包括电池管理系统，可用于检测动力电池11的电池温度，当前荷电状态等。加热电阻12设置在动力电池11中，具体的，加热电阻12可包括若干个电阻rh1～rhn，分别设置在动力电池11中的电池-1～电池-n中，用于为动力电池11加热。电池加热正接触器km9，电池加热负接触器km8，充电正接触器km5，充电负接触器km6用于控制动力电池11充电回路及充放电加热回路的导通。当km5，km6，km8闭合时，动力电池11的充电回路导通，外部电源通过充电插座13可为动力电池11进行充电；当km5，km6，km8，km9闭合时，动力电池11的充电加热回路导通，外部电源通过充电插座13在为动力电池11充电的同时，可为动力电池11进行加热；当km8，km9闭合时，动力电池11的放电(行车)加热回路导通，动力电池11在为整车提供动力的同时，可为自身加热。

进一步的，如图1所示，该动力电池系统还包括：绝缘检测模块14，绝缘检测模块14的第一端与动力电池11的正端连接，绝缘检测模块14的第二端与动力电池11的负端连接。

本发明实施例中，绝缘检测模块14用于检测整车的绝缘状态。

进一步的，如图1所示，该动力电池系统还包括：电池空调15，电池空调15的第一端与动力电池11的正端连接，电池空调15的第二端与加热电阻的12第二端连接。

进一步的，如图1所示，该动力电池系统还包括：电流总负电流传感器hall1，电池加热负接触器km8的第二端通过电流总负电流传感器hall1与动力电池11的负端连接。

本发明实施例中，电流总负电流传感器hall1用于检测动力电池11的放电电流。

进一步的，如图1所示，该动力电池系统还包括：电池放电总负接触器km7，电池放电总负接触器km7的第一端与电池加热负接触器km8的第二端连接，电池放电总负接触器km7的第二端与动力电池系统的负极连接。

进一步的，如图1所示，该动力电池系统还包括：主正继电器km1，动力电池11的正端通过主正继电器km1与动力电池系统的正极连接。

进一步的，如图1所示，该动力电池系统还包括：主负继电器km2，动力电池11的负端通过主负继电器km2与动力电池系统的负极连接。

进一步的，如图1所示，该动力电池系统还包括：预充正继电器km3，预充正继电器km3的第一端与动力电池11的正端连接；预充正电阻r1，预充正电阻r1的第一端与预充正继电器km3的第二端连接，预充正电阻r1的第二端与动力电池系统的正极连接；预充负继电器km4，预充负继电器km4的第一端与动力电池的负端连接；预充负电阻r2，预充负电阻r2的第一端与预充负继电器km4的第二端连接，预充负电阻r2的第二端与动力电池系统的负极连接。

本发明实施例中，电池放电总负接触器km7，主正继电器km1，主负继电器km2，预充正继电器km3，预充负继电器km4用于控制动力电池11放电(行车)回路及预充回路的导通。当km7，km1，km2闭合时，动力电池11放电(行车)回路导通，动力电池11可进行放电，为整车提供动力；当km7，km3，km4闭合时，动力电池11的预充回路导通。

此处需要说明的是，本实施例的动力电池系统，如图1所示，还可包括带保险msd，电池加热保险f7，电池空调保险f8，用于在动力电池系统工作电流过大时烧断，保护动力电池系统安全。

车辆的状态可包括但不限于行车状态和停车充电状态，车辆的状态为行车状态时，本发明实施例的放电(行车)的控制策略如下：

(1)车辆行驶过程中，km7，km2，km1闭合，动力电池11可进行放电，为整车提供动力。

(2)当动力电池11中的电池管理系统检测到动力电池11的电池温度，当前荷电状态等满足行车加热条件时，闭合km8，km9，开启行车加热。

(3)当动力电池11中的电池管理系统检测到动力电池11的电池温度，当前荷电状态等不满足行车加热条件时，断开km8，km9，停止行车加热。

车辆的状态为停车充电状态时，本发明实施例的充电加热的控制策略如下：

(1)充电机的充电枪加入充电插座13中，整车控制器和电池管理系统被唤醒，闭合km5，km6，km8。

(2)当电池管理系统检测到动力电池11满足充电加热条件但不满足充电条件时，断开km8，闭合km9，开启充电加热，进入只加热不充电模式。

(3)当电池管理系统检测到动力电池11满足充电加热条件且满足充电条件时，闭合km9，闭合km8，进入边加热边充电模式。

(4)当电池管理系统检测到动力电池11不满足充电加热条件，但满足充电条件时，断开km9，闭合km8，停止充电加热，进入只充电不加热模式。

本发明实施例的充电加热的时序逻辑是对gb/t27930-2015充电机与电池管理系统的充电时序逻辑的优化和改进，下面参照图2对充电加热的时序逻辑进行详细描述，图2是根据本发明一个实施例的充电加热的时序逻辑图，如图2所示，在车辆端(电池管理系统)，充电加热可包括以下步骤：

s101，判断充电机参数是否合适。若是，进入步骤s102。

s102，车辆的dc继电器闭合(km5，km6)，同时闭合加热继电器km8。

s103，车辆绝缘校验开启。

本发明实施例中，可通过如图1所示的绝缘检测模块14进行车辆绝缘校验。

s104，发送bro：车辆充电准备就绪报文。

本发明实施例中，车辆端发送bro：车辆充电准备就绪报文至充电机端。

s105，判断是否收到充电机准备就绪报文。若是，进入步骤s106。

s106，bro发送停止，定期发送开始，bcl：充电(加热)需求(要求电压，要求电流)，同时断开km8，闭合km9。

s107，定期发送开始，bcs：充电总状态(电压，电流，soc等)

本发明实施例中，当电池管理系统接收到km8断开和km9闭合的反馈信号后，停止发送bro至充电机端，并向充电机端定期发送bcl：充电(加热)需求(要求电压，要求电流)和bcs充电总状态(电压，电流，soc等)。

其中，请求的电流分为以下三种状态：

(1)动力电池温度过低，不允许充电，电池管理系统请求的充电电流只包括加热电流(≥5a，充电机最小输出电流为5a)；

(2)动力电池低温，允许小电流充电，电池管理系统请求充电电流电流，该电流包括加热电流和充电电流；

(3)动力电池温度正常，充电加热功能关闭，允许大电流充电，电池管理系统请求充电电流，该电流不包含加热电流。

s108，充电(加热)开始。

如图2所示，在充电机端，充电加热可包括以下步骤：

s201，判断是否收到车辆充电准备就绪报文。若是，进入步骤s202。

s202，cro：充电机准备未就绪(0x00)。

本发明实施例中，充电机端发送cro：充电机准备未就绪(0x00)信号至车辆端。

s203，确认继电器外侧的电压。

s204，判断电压是否正常，若是，进入步骤s205。

本发明实施例中，电压正常的判断依据可为：继电器外侧电压与通信报文电池压差≤5％且在充电机的最大输出电压及最小输出电压之间。

s205，充电机输出电压调整。

s206，充电机闭合dc继电器。

本发明实施例中，电机闭合dc继电器，对车辆进行预充。

s207，发送数据变更cro：充电机准备就绪(0xaa)。

本发明实施例中，充电机端发送cro：充电机准备就绪(0xaa)信号至车辆端。

s208，判断是否bcl接收超时。若否，进入步骤s209。

s209，判断是否bcs接收超时。若否，进入步骤s210。

s210，cro发送停止，定期发送开始，ccs：充电机充电(加热状态)(输出电压，电流等)。

本发明实施例中，充电机端停止向车辆端发送cro，并定期向车辆端发送ccs：充电机充电(加热状态)(输出电压，电流等)。

s211，充电电压，电流输出。

本发明实施例中，充电机端为车辆端输出电能，开启充电。

根据本发明实施例提出的动力电池系统，通过电池加热正接触器，电池加热负接触器，充电正接触器及充电负接触器对动力电池的充电加热，行车加热和充电回路进行了优化整合，既实现了动力电池的低温充电加热功能，又兼容了动力电池的行车加热功能，保证动力电池持续工作在合适的温度区间，满足动力电池性能的最大发挥，保证整车动力需求，提高动力电池的使用寿命，同时，充电加热和行车加热共用四个接触器，降低了整车成本。

为了实现上述实施例，本发明实施例还提出一种电动汽车30，如图3所示，包括如上述实施例所示的动力电池系统31。

基于上述实施例，本发明实施例还提出一种动力电池系统的加热控制方法，动力电池系统包括：动力电池；加热电阻，加热电阻设置在动力电池中；电池加热正接触器，电池加热正接触器的第一端与加热电阻的第一端连接，电池加热正接触器的第二端与动力电池的正端连接；电池加热负接触器，电池加热负接触器的第一端与加热电阻的第二端连接，电池加热负接触器的第二端与动力电池的负端连接；充电插座；充电正接触器，充电正接触器的第一端与动力电池的正端连接，充电正接触器的第二端与充电插座的第一端连接；充电负接触器，充电负接触器的第一端与充电插座的第二端连接，充电负接触器的第二端与加热电阻的第二端连接；图4是根据本发明一个实施例的动力电池系统的加热控制方法的流程图，如图4所示，该加热控制方法包括：

s301，获取车辆的状态。

s302，若车辆的状态为行车状态，则判断动力电池是否满足行车加热条件；若满足，则闭合电池加热正接触器和电池加热负接触器；若不满足，则断开电池加热正接触器和电池加热负接触器。

s303，若车辆的状态为停车充电状态，则闭合充电正接触器、充电负接触器和电池加热负接触器；判断动力电池是否满足充电加热条件和充电条件；若满足充电加热条件，但不满足充电条件，则断开电池加热负接触器，闭合电池加热正接触器；若满足充电加热条件，且满足充电条件，则闭合电池加热负接触器，闭合电池加热正接触器；若不满足充电加热条件，但满足充电条件，则闭合电池加热负接触器，断开电池加热正接触器。

需要说明的是，前述对动力电池系统实施例的解释说明也适用于该实施例的动力电池系统的加热控制方法，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的动力电池系统的加热控制方法，通过电池加热正接触器，电池加热负接触器，充电正接触器及充电负接触器对动力电池的充电加热，行车加热和充电回路进行了优化整合，既实现了动力电池的低温充电加热功能，又兼容了动力电池的行车加热功能，保证动力电池持续工作在合适的温度区间，满足动力电池性能的最大发挥，保证整车动力需求，提高动力电池的使用寿命，同时，充电加热和行车加热共用四个接触器，降低了整车成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。