电池系统、电池系统的控制方法、控制装置和车辆

文档序号:1955886 发布日期:2021-12-10 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 电池系统、电池系统的控制方法、控制装置和车辆 (Battery system, control method and control device of battery system and vehicle ) 是由 王扬 于 2021-08-13 设计创作,主要内容包括:本申请实施例公开了一种电池系统、电池系统的控制方法、控制装置和车辆,其中电池系统包括:电池本体;电机,连接于所述电池本体,所述电机用于向所述电池本体输出脉冲电流;电流放大装置,设置在所述电机与所述电池本体的通路上,用于放大经由所述电机流向所述电池本体的电流。该电池系统可以通过电机输出脉冲电流,脉冲电流通过电流放大装置放大后输送至电池本体,经过放大的脉冲电流流经电池本体,基于电池本体的内阻,电池本体即可发热,能够使电池本体处于较高的温度,能够提高电池本体的动力性能和充电性能。本申请通过电流放大装置的设置能够加大输入到电池本体内的电流能够大大提高电池本体的加热效率。(The embodiment of the application discloses battery system, control method and control device of battery system and vehicle, wherein the battery system includes: a battery body; the motor is connected with the battery body and used for outputting pulse current to the battery body; and the current amplifying device is arranged on a passage between the motor and the battery body and is used for amplifying the current flowing to the battery body through the motor. The battery system can output pulse current through the motor, the pulse current is transmitted to the battery body after being amplified by the current amplification device, the amplified pulse current flows through the battery body, and based on the internal resistance of the battery body, the battery body can generate heat, so that the battery body can be at higher temperature, and the power performance and the charging performance of the battery body can be improved. This application can increase the heating efficiency that this internal electric current of inputing to the battery can improve battery body greatly through current amplification device&#39;s setting.)

电池系统、电池系统的控制方法、控制装置和车辆

技术领域

本申请实施例涉及电池技术领域,尤其涉及一种电池系统、一种电池系统的控制方法、一种控制装置和一种车辆。

背景技术

对于新能源汽车而言,电池系统是新能源汽车的主要动力源,但是当目前的新能源车辆所处的环境温度较低时,电池系统在低温状态下的动力性能和充电性能均会下降,以锂电池为例,锂电池正极本身电子导电性比较差,低温环境下容易产生极化,从而降低电池容量;受低温影响,石墨嵌锂速度降低,容易在负极表面析出金属锂,如果充电后搁置时间不足而投入使用,金属锂无法全部再次嵌入石墨内部,部分金属锂持续存在负极的表面,极有可能形成锂枝晶,影响电池安全;低温下,电解液黏度会增加,锂离子迁移阻抗也会随之增大。目前技术中通常是为电池系统配备加热器通过带有热量的冷却液与电池进行换热来提高电池温度,但是这种方式加热效率低,且能耗大,无法满足用户的需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此,本发明的第一方面提供了一种电池系统。

本发明的第二方面提供了一种电池系统的控制方法。

本发明的第三方面提供了一种控制装置。

本发明的第四方面提供了一种车辆。

有鉴于此,根据本申请实施例的第一方面提出了一种电池系统,包括:

电池本体;

电机,连接于所述电池本体,所述电机用于向所述电池本体输出脉冲电流;

电流放大装置,设置在所述电机与所述电池本体的通路上,用于放大经由所述电机流向所述电池本体的电流。

在一种可行的实施方式中,所述电流放大装置包括:

铁芯;

第一线圈,套设在所述铁芯上,连接于所述电机;

第二线圈,套设在所述铁芯上,连接于所述电池本体,所述第二线圈与所述第一线圈相对设置,且所述第一线圈的匝数大于所述第二线圈的匝数。

在一种可行的实施方式中,所述电流放大装置还包括:

整流器,用于连接至电机,用于将所述电机输出的交流电转变为直流电;

逆变器,连接于所述整流器和所述第一线圈,用于将直流电变化为交流电;

滤波器,设置在所述逆变器和所述整流器之间。

在一种可行的实施方式中,电池系统还包括:加热组件,所述加热组件包括:

电感;

第一二极管,所述第一二极管的一端连接于所述电池本体的正极,另一端连接于所述电感的第一端;

第一IGBT,与所述第一二极管并联设置,一端连接于所述电池本体的正极,另一端连接于所述电感的第二端;

第二二极管,所述第二二极管的一端连接于所述电池本体的负极,另一端连接于所述电感的第二端;

第二IGBT,与所述第二二极管并联设置,一端连接于所述电池本体的负极,另一端连接于所述电感的第一端;

其中,在所述第一IGBT和所述第二IGBT闭合的情况下,所述电池本体向所述电感放电,在所述第一IGBT和所述第二IGBT断开的情况下,所述电感向所述电池本体放电。

在一种可行的实施方式中,所述电池本体包括多个串联设置的单电芯,所述电池系统还包括:

介质板,设置在所述单电芯的侧面;

换热器,连通于所述介质板;

加热器,连接于所述换热器;

驱动件,设置在所述换热器内,所述换热器和所述介质板以及所述换热器和所述介质板连通的通路内填充有换热介质,所述驱动件用于驱动所述换热介质流动。

根据本申请实施例的第二方面提出了一种电池系统的控制方法,用于控制上述任一技术方案所述的电池系统,所述控制方法包括:

响应于电池本体加热指令;

控制所述电机发出脉冲电流,脉冲电流通过所述电流放大装置后输出至所述电池本体。

在一种可行的实施方式中,控制方法还包括:

获取所述电池本体的安全边界电流值;

获取经由所述电流放大装置输出的电流值;

在所述电流值大于所述安全边界电流值的情况下,断开所述电机与所述电池本体之间的通路。

在一种可行的实施方式中,在所述电池系统包括电感、第一二极管、第一IGBT、第二二极管、第二IGBT、介质板、换热器、加热器和驱动件,所述电池本体包括多个串联设置的单电芯;所述第一二极管的一端连接于所述电池本体的正极,另一端连接于所述电感的第一端;所述第一IGBT与所述第一二极管并联设置,一端连接于所述电池本体的正极,另一端连接于所述电感的第二端;所述第二二极管的一端连接于所述电池本体的负极,另一端连接于所述电感的第二端;所述第二IGBT与所述第二二极管并联设置,一端连接于所述电池本体的负极,另一端连接于所述电感的第一端;所述介质板包覆于所述单电芯;所述换热器连通于所述介质板;所述加热器连接于所述换热器;所述驱动件设置在所述换热器内的情况下,所述控制方法包括:

接收电池本体加热指令;

采集所述电池本体的温度信息;

在所述当前温度大于第一阈值,且小于第二阈值的情况下,控制所述加热组件开启,所述加热器和所述驱动件关闭,以为所述电池本体加热;

在所述温度信息低于第一阈值的情况下,控制所述加热组件开启,所述加热器和所述驱动件开启,以为所述电池本体加热;

其中,所述第一阈值的取值小于所述第二阈值。

根据本申请实施例的第三方面提出了一种电池系统的控制装置,包括:

存储器,存储有计算机程序;

处理器,执行所述计算机程序;

其中,所述处理器在执行所述计算机程序时,实现如上述任一技术方案所述的控制方法。

根据本申请实施例的第四方面提出了一种车辆,包括:

如上述任一技术方案所述的电池系统;和

如上述技术方案的控制装置,所述控制装置连接于所述电池系统,以实现如上述任一技术方案所述的控制方法。

相比现有技术,本发明至少包括以下有益效果:本申请实施例提供的电池系统包括了电池本体和电机,电机通过电流放大装置连接于电池本体,在电池本体所处的环境温度较低时,可以通过电机输出脉冲电流,脉冲电流通过电流放大装置放大后输送至电池本体,经过放大的脉冲电流流经电池本体,基于电池本体的内阻,电池本体即可发热,能够使电池本体处于较高的温度,能够提高电池本体的动力性能和充电性能。本申请通过电流放大装置的设置能够加大输入到电池本体内的电流能够大大提高电池本体的加热效率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:

图1为本申请提供的一种实施例的电池系统的结构框图;

图2为本申请提供的一种实施例的电池系统的电流放大装置的示意性结构图;

图3为本申请提供的一种实施例的电池系统的电池本体与加热组件的示意性结构图;

图4为本申请提供的又一种实施例的电池系统的示意性结构图;

图5为本申请提供的又一种实施例的电机的示意性结构图;

图6为本发明一些实施例的电池系统的控制方法的示意性步骤流程图;

图7为本申请提供的一种实施例的电池系统的控制装置的结构框图。

其中,图1至图5中附图标记与部件名称之间的对应关系为:

1电池本体、2电流放大装置、3电机、4铁芯、5第一线圈、6第二线圈、7电感、8第一二极管、9第一IGBT、10第二二极管、11第二IGBT、12单电芯、13介质板、14换热器、15第一电感、16控制组件;

161第三IGBT、162第三二极管。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案,下面通过附图以及具体实施例对本申请实施例的技术方案做详细的说明,应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请实施例技术方案的详细的说明,而不是对本申请技术方案的限定,在不冲突的情况下,本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

如图1所示,根据本申请实施例的第一方面提出了一种电池系统,包括:电池本体1;电机3,连接于电池本体1,电机3用于向电池本体1输出脉冲电流;电流放大装置2,设置在电机3与电池本体1的通路上,用于放大经由电机3流向电池本体1的电流。

本申请实施例提供的电池系统包括了电池本体1和电机3,电机3通过电流放大装置2连接于电池本体1,在电池本体1所处的环境温度较低时,可以通过电机3输出脉冲电流,脉冲电流通过电流放大装置2放大后输送至电池本体1,经过放大的脉冲电流流经电池本体1,基于电池本体1的内阻,电池本体1即可发热,能够使电池本体1处于较高的温度,能够提高电池本体1的动力性能和充电性能。本申请通过电流放大装置2的设置能够加大输入到电池本体1内的电流能够大大提高电池本体1的加热效率。

本申请实施例提供的电池系统,通过电机3和电流放大装置2直接向电池本体1输出脉冲电流以为电池本体1进行加热,而电机3内阻有限,因此在为电池本体1进行加热的过程中能量损耗率较低,绝大多数的能量会用于为电池本体1进行加热,能够提高电池本体1的加热效率。

如图2所示,在一些示例中,电流放大装置2包括:铁芯4;第一线圈5,套设在铁芯4上,连接于电机3;第二线圈6,套设在铁芯4上,连接于电池本体1,第二线圈6与第一线圈5相对设置,且第一线圈5的匝数大于第二线圈6的匝数。

电流放大装置2包括了铁芯4和套设在铁芯4上且相对设置的第一线圈5和第二线圈6,电机3产生的电流输送至第一线圈5上,即可在第一线圈5内产生磁通,磁通通过铁芯4输送至第二线圈6,即可使第二线圈6产生电流,而第一线圈5的匝数大于第二线圈6的匝数,第一线圈5和第二线圈6输出的功率相同,基于此第二线圈6输出的电流大于第一线圈5输入的电流,如此设置即可通过电流放大装置2对电机3输出的脉冲电流进行放大,使得流经电池本体1的电流更大,能够提高电池本体1的加热效率,能够使电池自加热速率达6℃/min以上。

在一些示例中,电流放大装置2还包括:整流器,用于连接至电机3,用于将电机3输出的交流电转变为直流电;逆变器,连接于整流器和第一线圈5,用于将直流电变化为交流电;滤波器,设置在逆变器和整流器之间。

电流放大装置2还包括了整流器、滤波器和逆变器,电机3产生的交变电流输送至整流器,经过整流器后转换为直流电,直流电通过滤波器后能够转换为平滑的直流电,平滑的直流电通过逆变器即可转换为交变的脉冲电流,通过脉冲电流在输送至第一线圈5即可实现电流的放大,通过整流器、滤波器和逆变器的设置使得电机3输出的脉冲电流波形可控,能够进一步提高电池本体1的加热效率。

如图3所示,在一些示例中,电池系统还包括:加热组件,加热组件包括:电感7;第一二极管8,第一二极管8的一端连接于电池本体1的正极,另一端连接于电感7的第一端;第一IGBT9,与第一二极管8并联设置,一端连接于电池本体1的正极,另一端连接于电感7的第二端;第二二极管10,第二二极管10的一端连接于电池本体1的负极,另一端连接于电感7的第二端;第二IGBT11,与第二二极管10并联设置,一端连接于电池本体1的负极,另一端连接于电感7的第一端;其中,在第一IGBT9和第二IGBT11闭合的情况下,电池本体1向电感7放电,在第一IGBT9和第二IGBT11断开的情况下,电感7向电池本体1放电。

电池系统还包括了加热组件,而加热组件包括了第一二极管8、第一IGBT9、第二二极管10和第二IGBT11,在使用过程中,当第一IGBT9和第二IGBT11处于闭合状态时,电池本体1向电感7放电,电感7储能;当第一IGBT9和第二IGBT11处于断开状态时,电感7释放能量,电感7向电池本体1输出电流,因此在电池本体1所处的环境温度较低时,可以以第一频率控制第一IGBT9和第二IGBT11的开启和闭合,使得电感7在储能和释放电能之间进行切换,进而可以使加热组件向电池本体1输出脉冲电流,脉冲电流流经电池本体1,基于电池本体1的内阻即可产生热能。

如图4所示,在一些示例中,电池本体1包括多个串联设置的单电芯12,电池系统还包括:介质板13,设置在单电芯12的侧面;换热器14,连通于介质板13;加热器,连接于换热器14;驱动件,设置在换热器14内,换热器14和介质板13以及换热器14和介质板13连通的通路内填充有换热介质,驱动件用于驱动所述换热介质流动。

电池本体1包括多个串联设置的单电芯12,而池系统还包括:介质板13、换热器14和加热器,在电池本体1的温度较低时,可以通过加热器加热换热器14内的冷却介质,而冷却介质再输送至介质板13,介质板13即可与单点芯进行换热,以对电池本体1进行加热,如此设置可以与加热组件和电机3共同为电池本体1进行加热,能够大大提高电池本体1的加热效率。

如图5所示,在一些示例中,每个所述电机3包括:第一电感15和控制组件16,所述第一电感15连接于所述电机3的三相电路,所述控制组件16设置在所述第一电感15与所述三相电路的通路上,在所述控制组件16导通的情况下,所述电池本体1向所述第一电感15输出电流,在所述控制组件16断开的情况下,所述第一电感15向所述电池本体1输出电流。

每个电机3均包括了第一电感15和控制组件16,在控制组件16闭合的情况下,电池本体1能够通过电机3的三相电路连接于第一电感15,电流通过电池本体1流向第一电感15,第一电感15处于储能状态,而当控制组件16断开时,第一电感15存储的能量会通过三相电路向电池本体1释放,电流会流向电池本体1。基于此在电池本体1所处的温度较低时,只需要交替性地开启和关闭控制组件16,电机3即可向电池本体1输送脉冲电流,而脉冲电流流经电池本体1,基于电池本体1自身的内阻电池本体1即可产生热能,该热能即可促进电池本体1的加热。

可以理解的是,电机3的三相电路分别为U相,V相和W相,第一电感15可以为三个,在U相和V相的通路上设置有两个第一电感15,在U相和W相上设置两个第一电感15,在V相和W相的通路上设置有两个第一电感15。

如图5所示,在一些示例中,控制组件16可以包括第三二极管162和第三IGBT161,在第三IGBT161闭合的情况下,电池本体1向第一电感15输送电流,在第三IGBT161断开的情况下,第一电感15通过第三二极管162向电池本体1输送电流。

如图6所示,根据本申请实施例的第二方面提出了一种电池系统的控制方法,用于控制上述任一技术方案的电池系统,控制方法包括:

步骤101:响应于电池本体加热指令。可以理解的是,电池本体加热指令可以是用户基于实际需求主动发出的,也可以是通过温度传感器检测环境温度,在基于预设温度与环境温度的差值大于第一阈值时主动生成的,当电池系统的控制装置接收到电池本体加热指令时,即可响应于电池本体加热指令。

步骤102:控制电机发出脉冲电流,脉冲电流通过电流放大装置后输出至电池本体。通过电机输出脉冲电流,脉冲电流通过电流放大装置放大后输送至电池本体,经过放大的脉冲电流流经电池本体,基于电池本体的内阻,电池本体即可发热,能够使电池本体处于较高的温度,能够提高电池本体的动力性能和充电性能。本申请通过电流放大装置的设置能够加大输入到电池本体内的电流能够大大提高电池本体的加热效率。

本申请实施例提供的电池系统的控制方法,通过电机和电流放大装置直接向电池本体输出脉冲电流以为电池本体进行加热,而电机内阻有限,因此在为电池本体进行加热的过程中能量损耗率较低,绝大多数的能量会用于为电池本体进行加热,能够提高电池本体的加热效率。

在一些示例中,控制方法还包括:获取电池本体的安全边界电流值;获取经由电流放大装置输出的电流值;在电流值大于安全边界电流值的情况下,断开电机与电池本体之间的通路。

可以获取电池本体的安全边界电流,在安全边界电流小于经由电流放大装置输出的电流值的情况下,说明电池本体有被电机输出的脉冲电流击穿的风险,这种情况下应当关闭电机与电池本体之间的通路,可以通过加热组件和/或介质板以为电池本体进行加热,保障电池本体加热的安全性。

在一种可行的实施方式中,在电池系统包括电感、第一二极管、第一IGBT、第二二极管、第二IGBT、介质板、换热器、加热器和驱动件,电池本体包括多个串联设置的单电芯;第一二极管的一端连接于电池本体的正极,另一端连接于电感的第一端;第一IGBT与第一二极管并联设置,一端连接于电池本体的正极,另一端连接于电感的第二端;第二二极管的一端连接于电池本体的负极,另一端连接于电感的第二端;第二IGBT与第二二极管并联设置,一端连接于电池本体的负极,另一端连接于电感的第一端;介质板包覆于单电芯;换热器连通于介质板;加热器连接于换热器;驱动件设置在换热器内的情况下,控制方法包括:接收电池本体加热指令;采集电池本体的温度信息;在当前温度大于第一阈值,且小于第二阈值的情况下,控制加热组件开启,加热器和驱动件关闭,以为电池本体加热;在温度信息低于第一阈值的情况下,控制加热组件开启,加热器和驱动件开启,以为电池本体加热;其中,第一阈值的取值小于第二阈值。

如若检测到的电池本体的当前温度低于了第一阈值,则说明电池本体所处的环境温度很低,这种情况下可以通过多个电机和加热组件共同为电池本体进行加热,能够大大提高电池本体的加热效率。

在一些示例中,第一频率可以为7000Hz至9000Hz。

如若检测到电池本体的温度低于了第二阈值,则说明电池本体的温度很低,这种情况下应当开启加热组件、加热器和驱动件,通过加热组件和介质板共同为电池本体进行加热,以提高电池本体的加热效率,使得电池本体能够尽快处于正常工作状态。

如图7所示,根据本申请实施例的第三方面提出了一种电池系统的控制装置,包括:存储器701,存储有计算机程序;处理器702,执行计算机程序;其中,处理器702在执行计算机程序时,实现如上述任一技术方案的控制方法。

本申请实施例提供的电池系统的控制装置,通过电机和电流放大装置直接向电池本体输出脉冲电流以为电池本体进行加热,而电机内阻有限,因此在为电池本体进行加热的过程中能量损耗率较低,绝大多数的能量会用于为电池本体进行加热,能够提高电池本体的加热效率。

根据本申请实施例的第四方面提出了一种车辆,包括:如上述任一技术方案的电池系统;和如上述技术方案的控制装置,控制装置连接于电池系统,以实现如上述任一技术方案的控制方法。

本申请实施例提供的车辆,因包括了上述任一技术方案的电池系统,且能够通过控制装置实现如上述任一技术方案的控制方法,因此该车辆具备上述电池系统和控制方法的全部有益效果,在此不做赘述。

在本发明中,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性;术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作,因此,不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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