[发明专利]一种基于液压储能的电动汽车电池低温加热系统和方法

说明书

一种基于液压储能的电动汽车电池低温加热系统和方法，包括发电机、液压泵、液压马达、传动带、离合器、DC/DC变换器、加热膜、电池组、单向阀Ⅰ、单向阀Ⅱ、储能控制阀、加热控制阀、溢流阀、蓄能器组、压力继电器、控制器及温度传感器。该系统利用液压蓄能装置和再生制动能量，从而在无外部加热源的情况下实现电动汽车低温启动时的动力电池快速加热。该方法简单可靠，且易于与其它加热方法集成使用，能够弥补电池自加热在较低荷电状态下难以实施的问题，从而有效解决电汽在低温严寒工况下启动时的电池性能衰退大、工作性能差的问题。

技术领域

本发明属于电动汽车动力电池低温热管理技术领域，具体涉及一种基于液压储能的电动汽车电池低温加热系统和方法。

背景技术

动力电池在低温情况下使用时，其容量性能急剧衰退，导致电动汽车在严寒地区行驶时续行里程严重降低，另外，低温引发电池阻抗大幅增加，引起动力电池的充放电功率能力下降，充电时间大幅度延长，且容易在充电时产生负极析锂，带来安全隐患，阻碍了电动汽车在低温环境下的应用。因此，低温加热是提升动力电池系统低温性能的重要技术手段，如何在车辆启动之前对动力电池进行快速预热，是当前亟需解决的重要技术问题。

目前普遍采用的低温加热方法包括外部加热与内部加热两种。然而，现有的低温加热技术存在一些技术瓶颈，其中外部加热方法稳定性高，但是大部分外部加热方法都需要依赖于既有的外部热源，因此只能在特定场合下实施加热，限制了其在电动汽车上的灵活使用，而内部加热方法则是利用电池自身电流在电池内部产热，这种方法在加热的同时需要消耗电池自身电量，当电池荷电状态较低时则难以实施。

发明内容

针对上述技术问题，本专利公开了一种基于液压储能的电动汽车电池低温加热系统和方法。该系统既不依赖于外部加热源，也不消耗电池自身电量，而是利用电动汽车再生制动时回收的能量暂时存储于液压储能系统中，用于进行动力电池的低温加热。

一种基于液压储能的电动汽车电池低温加热系统，包括控制器、加热膜、DC/DC变换器、发电机、液压泵、液压马达、传动带、离合器、温度传感器、单向阀Ⅰ、单向阀Ⅱ、储能控制阀、加热控制阀、溢流阀、蓄能器组以及压力继电器；所述液压泵和离合器的输出轴上安装有带轮，两个带轮之间设置有传动带，且离合器与车辆传动轴连接，液压泵的出口经过单向阀Ⅰ与储能控制阀的入口连接，所述液压马达的输出端与发电机连接，发电机通过DC/DC变换器与包覆在电池组外表面的加热膜连接，液压马达的输入端通过单向阀Ⅱ与加热控制阀的出口连接；蓄能器组的入口与储能控制阀出口连接，蓄能器组的出口端分别与加热控制阀、溢流阀入口端连接，蓄能器组的信号输出端与压力继电器的信号输入端连接，所述控制器分别与压力继电器、温度传感器、加热控制阀、储能控制阀及发电机连接，温度传感器输入端与电池组连接；溢流阀的调定压力高于其余所有控制阀，起安全防护作用，压力继电器的调定压力高于一次加热所需的设定压力值，并在缺省位置时输出低电平，而当入口压力高于调定压力时输出高电平；储能控制阀与加热控制阀的初始位置至于左位，储能控制阀切换至右位时将停止入油进行保压，加热控制阀切换至右位时将输出高压油用于驱动液压马达运转。

一种基于液压储能的电动汽车电池低温加热系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，对溢流阀、压力继电器、储能控制阀、加热控制阀进行初始化，并通过控制器设置电池温度阈值K1与K2；其中溢流阀的调定压力高于其余所有控制阀，起安全防护作用；压力继电器的调定压力高于一次加热所需的设定压力值，并在缺省位置时输出低电平，而当入口压力高于调定压力时输出高电平；储能控制阀与加热控制阀的初始位置至于左位；温度阈值K1为电池低温阈值，当电池温度低于此阈值时则必须进行加热，温度阈值K2为加热停止阈值，即当温度高于此阈值时，加热可以停止；

步骤2：在车辆运行过程中，通过控制器实时地监测压力继电器的工作状态来判断蓄能器组的电压状态，当压力继电器处于低电平时，则表示蓄能器组中的压力不足，进入步骤3；反之，当压力继电器处于高电平时，则表示蓄能器组中已有足够压力，进入步骤5；