[发明专利]一种电池加热系统

说明书

本发明实施例公开了一种电池加热系统，包括串联的多个PTC连接结构、可控开关元件和电感，以及与所述可控开关元件连接的控制器，在工作状态下，所述电池加热系统与电池模组串接，以产生电流实现电池模组的加热；一个所述PTC连接结构包括并联的一个PTC组件和一个开关，在电池模组中某个电池的温度与电池中的最高温度或最低温度的差值大于特定差值时，通过控制与该电池对应的PTC连接结构中的PTC组件接入或断开回路，使得该PTC组件对该电池开启或停止外部加热，从而减小其与最高温度或最低温度的差值，使得整个电池模组中所有的电池温度维持在一个相对均衡的状态，提升了电池模组的工作效率和使用寿命。

技术领域

本发明涉及电池加热技术领域，更具体的说，是涉及一种电池加热系统。

背景技术

在能源需求和碳排放要求背景下，新能源汽车，尤其是电动汽车成为未来汽车的重要发展方向。电动汽车的主要动力系统是锂离子动力电池系统。而锂离子电池在低温环境下，电池内阻增大，容量下降，进而影响电动汽车的续驶里程。此外，在低温环境下，锂离子电池充电容易产生析锂现象，使得电池的安全性降低。因此，需要对锂离子电池进行低温加热。

锂离子电池的低温加热方式包括外部加热方式和内部加热方式。其中，外部加热方式包括电阻加热和热泵加热两种，原理是将热量通过对流或热传导的方式从锂离子电池外部的加热装置传递到锂离子电池内部。内部加热方式包括自热锂电池、储能元件互相加热、自放电加热和交流加热等。内部加热方式通常通过对锂离子电池施加电流，利用锂离子电池在低温下的阻抗高的特性，在锂离子电池内部通过电化学反应产生大量的热。

对于包含多个锂离子电池的电池模组来说，现有的锂离子电池加热方法中，无论是外部加热还是内部加热，都无法有效保证电池模组中所有电池温度的一致性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供如下技术方案：

一种电池加热系统，包括串联的N个PTC连接结构、可控开关元件和电感，以及与所述可控开关元件连接的控制器，在工作状态下，所述电池加热系统与电池模组串接，所述电池模组包括N个电池，N为大于1的正整数；

其中，每一个所述PTC连接结构包括并联的一个PTC组件和一个开关，每一个所述PTC组件分别与一个所述电池贴合设置，所述控制器还分别与每一个所述开关连接；

所述控制器用于周期性采集每个所述电池的温度，并在确定对所述电池模组启动加热的情况下，基于采集所述电池的温度和预设控制策略控制所述可控开关元件的开关频率和每一个所述开关的开关状态，以对所述电池模组进行加热；所述预设控制策略为能够实现所述电池模组中所有电池的温度一致性的控制策略。

可选的，所述可控开关元件为MOS管、IGBT器件或继电器。

可选的，所述预设控制策略包括：

在所述电池模组启动加热时，控制所有的所述PTC组件短接，并向所述可控开关元件输入初始频率的方波信号，以使所述电池加热系统和所述电池模组形成的回路中产生电流；

确定采集的所述电池的温度中的最高温度；

针对每一个所述电池：若该电池的温度与所述最高温度的差值大于第一数值，控制与该电池对应的PTC组件接入所述回路，直至该电池的温度与所述最高温度的差值小于第二数值。

可选的，所述预设控制策略还包括：

所述控制器确定所述电池模组的实际加热速率；

所述控制器基于期待加热速率和所述实际加热速率调整所述可控开关元件所输入的方波信号的信号频率，以使得所述实际加热速率与所述期待加热速率的差值低于速率阈值。

可选的，所述预设控制策略包括：

所述控制器基于所述电池模组加热前的实际温度和理想温度的差值确定期待加热速率。