[发明专利]一种耦合非耗散式均衡系统的电池低温加热系统及方法

说明书

本发明公开了一种耦合非耗散式均衡系统的电池低温加热系统及方法，包括储能元件、辅助电池、辅助电池加热装置和电池加热装置；所述储能元件与电池相连，用于将电量从高荷电电池转移到低荷电电池，直至电池荷电均衡，所述辅助电池加热装置与储能元件相连，用于接收来自储能元件的电量给辅助电池加热，所述电池加热装置与辅助电池相连，用于接收来自辅助电池的电量给电池加热。本发明将非耗散式均衡储能元件与电池低温加热热源相耦合，提高了非耗散式均衡的能量利用率，同时解决了电池低温充电和电动汽车的冷启动问题。

技术领域

本发明涉及电动汽车电池管理系统，具体涉及一种耦合非耗散式均衡系统的电池低温加热系统及方法。

背景技术

动力电池是电动汽车动力系统的关键，它能为整个新能源系统提供电力。锂离子电池由于单体电压高，比能量高，自放电率小，循环寿命长等优势，成为目前国内外电动汽车动力电池的主力军。锂离子电池特性容易受环境温度的影响，低温环境下放电能力下降，汽车续驶里程减小。低温充电不仅会降低电池的使用寿命和有效容量，而且会对电池造成永久性的伤害。因此，为了保证电池安全和寿命，在低温环境下需要提升电池温度。目前，国内外电池低温加热的方式主要有电池内部加热和外部加热两种方式。内部加热技术不成熟，不能保证电池安全，仍在进一步研究中。外部加热方式多样，安全系数较高，但是热源的选择一直是电动汽车领域研究的热点与难点。

为了满足电动汽车的动力性和续驶里程的要求，每一辆电动汽车上都配有由多节电池串并联后的电池包。多节电池同时使用，会出现电池不均一性，导致放电时某单节电池率先达到放电截止电压，充电时某单节电池率先达到充电截止电压。此时电池不能继续充放电，否则会因某些电池出现过放或过充而对电池组造成损害。因此电池组需要配备均衡系统。根据电路拓扑结构，均衡分为耗散式均衡和非耗散式均衡。耗散式均衡将能量转换成耗散，为避免均衡电阻热量过高，均衡效率一般较小，均衡时间长。非耗散式均衡利用储能元件实现能量转移，虽然结构较复杂，但是能进行能量的再利用，减少资源浪费。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种耦合非耗散式均衡系统的电池低温加热系统及方法，通过增加辅助电池，专门用于电池包的加热，并通过选用温度适用范围宽的非耗散式均衡的储能元件，既用于均衡，又用于辅助电池的加热。该系统在正常温度下，不启用辅助电池，储能元件只用作电池间能量转移，即容量高的电池放电给储能元件，储能元件将获得的电量充电给电量低的电池，而在低温环境下，储能元件将获得的电量用于给辅助电池加热，辅助电池加热到合适温度后，放电给电池加热，以解决电池低温充电、冷启动问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种耦合非耗散式均衡系统的电池低温加热系统，包括储能元件、辅助电池、辅助电池加热装置和电池加热装置；所述储能元件与电池相连，用于将电量从高荷电电池转移到低荷电电池，直至电池荷电均衡，所述辅助电池加热装置与储能元件相连，用于接收来自储能元件的电量给辅助电池加热，所述电池加热装置与辅助电池相连，用于接收来自辅助电池的电量给电池加热。

进一步的，所述储能元件与电池正负极分别通过控制开关K相连，所述控制开关K用于实现能量从电池向储能元件的转移以及从储能元件向电池的转移。

进一步的，所述电池和储能元件上设有电压监测装置，用于监测电池对储能元件充电时，电池和储能元件的电压状态。

进一步的，所述辅助电池加热装置与储能元件通过控制开关M相连，所述控制开关M用于实现能量从储能元件向辅助电池加热装置转移。

进一步的，所述电池和辅助电池上设有温度传感器。

进一步的，所述电池加热装置与辅助电池通过控制开关N相连，所述控制开关N用于实现能量从辅助电池向电池加热装置转移。

进一步的，所述储能元件为温度使用范围宽且可以大电流充放电的电子元件，包括但不限于超级电容。