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天津洲宇機電設備科技有限公司

一種純電動汽車動力電池的加熱系統及其控制方法

技術領域 

本發明屬于純電動汽車技術領域，特別涉及到純電動汽車動力電池的加熱系統及其控制方法。 

背景技術 

實驗研究表明，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℃，在冬季嚴寒地區(如-25℃以下溫度)使用時，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；在室外停車充電時各電池單體停止散熱，同時風道再不輸送艙內等溫的空氣以維持包內溫度，導致無論快充還是慢充都是效率低下；而早晨駐車啟動時，若電動車整夜都停在室外則極難在較短時間內啟動，上述問題都會影響電動汽車在嚴寒地區的動力性和續駛里程，甚至影響動力電池的使用壽命，嚴重限制了其使用推廣的范圍。 

為了解決上述低溫問題，現階段的做法如下：在電池包內設置溫控裝置，同時在電池包內部合理設置功率電阻單元或電加熱膜材料，BMS(電池管理系統)檢測到電池單體環境溫度低于設定溫度時，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行加熱，當溫度高于設定溫度時就自動關閉加熱。在理想的實驗室中實驗表明，該加熱系統從-25℃加熱至設定溫度所需時間小于10分鐘，但實際嚴寒地區溫度的變化和電動汽車使用工況的復雜，使加熱時間極可能遠大于這個時間，而且該加熱系統如果頻繁使用，會大大消耗電池本身的電能，影響整車的動力性和續駛里程。而利用外界熱源的電池加熱采暖技術，目前國內外尚處在探索階段。 

發明內容 

本發明的目的是提出一種純電動汽車動力電池的加熱系統及其控制方法，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寒地區使用。 

本發明的純電動汽車動力電池的加熱系統包括安裝于電池包內的電池加熱裝置，所述電池加熱裝置設置有中空的散熱片，所述散熱片設置有進水口和出水口，關鍵在于還包括一個輔助加熱器，所述輔助加熱器與燃料供給裝置相連，輔助加熱器內置有熱交換器，熱交換器的進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水口相通，散熱片的出水口與膨脹水箱的進水口相通，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相連。 

上述純電動汽車動力電池的加熱系統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，整車控制器通過電池管理系統檢測電池包內的溫度，當電池包內的溫度低于預定溫度時，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節電池包內的溫度，直到電池包內的溫度升高到預定溫度范圍內后才關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檢測電池包內的溫度，若電池包內的溫度低于預定溫度，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節電池包內的溫度，直到電池包內的溫度升高到預定溫度范圍內后才關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還包括空調系統，所述輔助加熱器內的熱交換器的進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系統的進水口、散熱片的進水口相通，空調系統的出水口、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。 

當上述動力電池加熱系統包括空調系統時，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檢測電池包內的溫度，整車控制器還通過空調控制器檢測車內溫度傳感器信號從而判斷空調系統的工作狀態，當電池包內的溫度低于預定溫度或空調系統為加熱狀態時，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，調節電池包內和/或車內的溫度，直到電池包內和/或車內的溫度升高到預定溫度范圍內后才關閉輔助加熱器； 

B：在乘員離開車內停車為電池充電時，整車控制器通過電池管理系統檢測電池包內的溫度，當電池包內的溫度低于預定溫度時，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及膨脹水箱的相關管路的開度，以關閉空調系統的水循環通路，同時調節電池包內的溫度，直到電池包內的溫度升高到預定溫度范圍內后才關閉輔助加熱器； 

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檢測電池包內的溫度，整車控制器還檢測車內的溫度，當電池包內和/或車內的溫度低于預定溫度時，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，調節電池包內和/或車內的溫度，直到電池包內和/或車內的溫度升高到預定溫度范圍內后才關閉輔助加熱器。 

所述電池包設置有通風口，所述通風口與整車控制器連接并受整車控制器控制其開度。當整車控制器控制輔助加熱器只為電池包加熱時，整車控制器關閉電池包的通風口，避免熱量損失，提高電池包的加熱速度。 

為提高環保性，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。 

本發明的純電動汽車動力電池的加熱系統利用輔助加熱器產生的熱能來對電池包進行加熱，不會消耗電池電量，因此不會影響電動車的動力性和續航里程，同時還可以保證空調系統所需的熱量，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啟動，提前加熱電池包及啟動空調除霜除霧，避免因電池包溫度過低不能啟動整車，因此擴大了純電動汽車的使用范圍。

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