一种升压式DC-DC动力电池交流充放电低温加热电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种升压式DC-DC动力电池交流充放电低温加热电路，所述的动力电池包括锂离子电池模块B1、B2，所述的低温加热电路包括开关管M1、M2、M3、M4，二极管D1、D2、D3、D4，升压DC-DC模块Mod1、Mod2，温度传感器和微控制器，所述的开关管M1、M2、M3、M4均为半导体可控开关管器件，所述的温度传感器为热电偶或红外感应器。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有结构简单，效率高、成本低、可有效避免低温充放电过程中枝晶的形成等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种升压式DC-DC动力电池交流充放电低温加热电路，所述的动力电池包括锂离子电池模块B1、B2，所述的低温加热电路包括开关管M1、M2、M3、M4，二极管D1、D2、D3、D4，升压DC-DC模块Mod1、Mod2，温度传感器和微控制器，所述的开关管M1、M2、M3、M4均为半导体可控开关管器件，所述的温度传感器为热电偶或红外感应器。与现有技术相比，本技术具有结构简单，效率高、成本低、可有效避免低温充放电过程中枝晶的形成等优点。【专利说明】—种升压式DC-DC动力电池交流充放电低温加热电路
本技术涉及电动汽车(混合动力汽车)电池管理
，涉及到动力(锂离子等)电池模块的低温加热技术，尤其是涉及一种升压式DC-DC动力电池交流充放电低温加热电路。
技术介绍
动力电池作为制约电动汽车发展的关键部件，迎来了前所未有的发展机遇，锂离子电池具有工作电压高、质量轻、比能量高、循环寿命长、快速充电等优良特性，被认为是未来几年电动汽车用电源的重要发展方向，并且在移动式电子设备以及国防军工等高新技术中得到了越来越广泛的应用。尽管锂离子电池因其诸多的优点而得到广泛的应用，但是锂离子电池应用领域拓宽的同时，也暴露了一些问题，锂离子电池低温性能始终差强人意，限制了电池的使用范围。常用的电动汽车锂离子动力电池在-10°c时，容量及工作电压会明显降低，-20°c时性能会明显恶化，放电比容量骤降，仅能保持常温时比容量的30%左右。在温度低的季节和地区，锂离子电池性能发挥受到了极大的限制，特别是对电动汽车的使用。锂离子电池低温性能的缺陷在很大程度上限制了其在动力电池领域的广泛应用。目前，国内外的关于锂离子电池低温研究并不多，特别是国内的电池低温预加热研究更是凤毛麟角，且国内的电池低温预加热主要集中在加热膜加热，宽线法加热等外部加热方法，外部加热不仅能量消耗大，造成电池容量的过度浪费，同时加热效果差，温度梯度大，加热时间长等缺点。国外的关于电池预加热的主要集中在电池的内部加热，利用电池的内阻，不需外部任何加热装置，节省成本，结构简单。但不管是外部加热还是内部加热研究都处于研究的初步阶段，并未深入探讨其内部变化及电池产热规律。多孔电极和浓缩溶液理论是解释电池充放电过程中，电池内部微观变化和反应过程的一套理论体系，利用多孔电极理论，我们可以找到低温下电池性能恶化的原因，进而避开导致电池性能恶化的因素，利用电池的自身内阻，使用高频交流电来对电池进行加热。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单，效率高、成本低、对电池损伤小的升压式DC-DC动力电池交流充放电低温加热电路。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种升压式DC-DC动力电池交流充放电低温加热电路，所述的动力电池包括锂离子电池模块B1、B2，所述的低温加热电路包括开关管祖12、1014，二极管01、02、03、04，升压DC-DC模块Mod1、Mod2，温度传感器和微控制器，所述的开关管M1、M2、M3、M4的基极均分别连接微控制器，所述的Ml的集电极连接锂离子电池模块BI正极，发射极连接升压DC-DC模块Modl输入端，所述的M2的发射极连接锂离子电池模块BI负极，集电极连接升压DC-DC模块Modl输入端，所述的M3的集电极连接锂离子电池模块B2正极，发射极连接升压DC-DC模块Mod2输入端，所述的M4的发射极连接锂离子电池模块B2负极，集电极连接升压DC-DC模块Mod2输入端，所述的Dl的阴极连接锂离子电池模块BI正极，阳极连接升压DC-DC模块Mod2输出端，所述的D2的阳极连接锂离子电池模块BI负极，阴极连接升压DC-DC模块Mod2输出端，所述的D3的阴极连接锂离子电池模块B2正极，阳极连接升压DC-DC模块Modl输出端，所述的D4的阳极连接锂离子电池模块B2负极，阴极连接升压DC-DC模块Modl输出端，所述的温度传感器分别连接B1、B2和微控制器。所述的开关管Ml、M2、M3、M4均为半导体可控开关管器件。所述半导体可控开关管器件包括M0SFET。所述的升压DC-DC模块Mod1、Mod2的功率范围为IKW?15KW，电压范围为40?180V。所述的温度传感器为热电偶或红外感应器。所述的锂离子电池模块B1、B2分别由η节单体锂离子电池串联而成。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果:I)本技术是利用高频驱动信号控制电池模块间进行相互交替充放电自加热，由于锂离子电池内阻的存在及电化学反应的机理，在电池循环充放电过程中，会产生欧姆热，从而从内部给电池加热，使电池温度更均匀；而传统方式通过外部装置加热，靠电池壳壁来传递热量，相比之下，本技术的能量损耗小，效率更高，温升更均匀；2)电池充放电，尤其是大倍率充电会使负极产生枝晶，从而影响电池的使用安全性，本技术充放电控制的频率高于电化学阻抗谱测试中电池电化学反应过程的最低频率点，可有效避免低温充放电过程中枝晶的形成；3)本技术自加热过程中，实时监测电池的温度和电压信息，并根据电压和温度信息进行高频充放电控制，从而进一步保证电池的安全。4)本技术只使用极少数的元器件就可以对电池模块进行高频的充放电，从而高效的实现电池模块的整体低温自加热，对电池损伤小，控制简单，成本低，易于实现。【专利附图】【附图说明】图1为本技术的结构框图；图2为本技术微控制器的连接示意图；图3为本技术实例中电池模块BI放电，电池模块Β2充电的阶段，开关管Ml、M2开启，M3、M4关断时的电流流向示意图；图4为本技术实例中电池模块B2放电，电池模块BI充电的阶段，开关管Ml、M2关断，M3、M4开启时的电流流向示意图；图5为本技术实例中在两电池模块交替充放电过程中电池模块BI两端的端电压的变化图；图6为本技术实例中在两电池模块交替充放电过程中电池模块B2两端的端电压的变化图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1-图2所示，一种升压式DC-DC动力电池交流充放电低温加热电路，对串联锂离子电池模块间进行相互交替充放电自加热，所述的动力电池包括锂离子电池模块B1、B2，B1、B2分别由η节单体锂离子电池串联而成，所述的低温加热电路包括开关管Ml、M2、M3、M4，二极管Dl、D2、D3、D4，升压DC-DC模块Mod1、Mod2，温度传感器TS和微控制器MCU，所述的开关管M1、M2、M3、M4均为MOSFET或其他类型的半导体可控开关管器件。所述的升压DC-DC模块Mod1、Mod2均为大功率高电压DC-DC模块，其功率和电压由电池模块BI和B2的模块电压决定，功率范围:1KW?15KW，电压范围40?180V。所述的温度传感器TS为热电偶或红外感应器等，把温度转换成电信号，可以是模拟信号也可以是数字信号，发送到所述微控制器MCU。所述微控制器MCU可以实时接收温度传感器TS的信号，并根据温度高低来选择工作模式。当温度满足正常工作需求时，系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种升压式DC‑DC动力电池交流充放电低温加热电路，所述的动力电池包括锂离子电池模块B1、B2，其特征在于，所述的低温加热电路包括开关管M1、M2、M3、M4，二极管D1、D2、D3、D4，升压DC‑DC模块Mod1、Mod2，温度传感器和微控制器，所述的开关管M1、M2、M3、M4的基极均分别连接微控制器，所述的M1的集电极连接锂离子电池模块B1正极，发射极连接升压DC‑DC模块Mod1输入端，所述的M2的发射极连接锂离子电池模块B1负极，集电极连接升压DC‑DC模块Mod1输入端，所述的M3的集电极连接锂离子电池模块B2正极，发射极连接升压DC‑DC模块Mod2输入端，所述的M4的发射极连接锂离子电池模块B2负极，集电极连接升压DC‑DC模块Mod2输入端，所述的D1的阴极连接锂离子电池模块B1正极，阳极连接升压DC‑DC模块Mod2输出端，所述的D2的阳极连接锂离子电池模块B1负极，阴极连接升压DC‑DC模块Mod2输出端，所述的D3的阴极连接锂离子电池模块B2正极，阳极连接升压DC‑DC模块Mod1输出端，所述的D4的阳极连接锂离子电池模块B2负极，阴极连接升压DC‑DC模块Mod1输出端，所述的温度传感器分别连接B1、B2和微控制器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏学哲，刘耀锋，朱建功，孙泽昌，戴海峰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：新型
国别省市：上海;31