一种内置于电机驱动系统的电池加热方法及结构技术方案

本发明专利技术公开一种内置于电机驱动系统的电池加热方法及结构，包括：电池管理系统检测获取动力电池组电压、温度、计算剩余电量信息步骤；电池管理系统检查动力电池组剩余电量高于正常工作下限、最低电压高于下限、温度低于正常工作温度下限时，通知电机驱动系统进入加热状态步骤；否则，通知电机驱动系统退出加热状态步骤；电机驱动系统退出一般工作状态，进入加热状态步骤；加热状态中，电池管理系统检查动力电池组状态：动力电池组剩余电量或最低电压低于下限，或动力电池组温度已达到正常工作温度时，通知电机驱动系统退出加热状态步骤；电机驱动系统退出加热状态步骤，进入一般工作状态。优点由内置于电机驱动系统实现电池均匀加热，加热速度快。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车电子
，涉及一种内置于电机驱动系统的电池加热方法及结构；特别适用于纯电动乘用车的电池组加热。
技术介绍
随着新能源车的发展，锂电池动力电池组使用范围越来越广，电池组在使用过程中难免会遇到低温环境。在低温下，锂电池的充放电性能受到严重影响，这种情况下电池不能充电，放电效率也大大降低，需要通过加热使电池温度提升至正常工作温度。已有的锂电池加热系统大多是通过给锂电池装上一个加热膜或加热器，在低温时启动加热装置，先加热电池的外部，进而热量再传递到电池的内部，从外向内加热动力电池组。这种外加负载的加热方式需要使环境升温，进而对电池加热；即使外部的温度达到电池正常工作的温度，电池内部的温度可能还低于正常温度，这样还需要对电池外部继续加热升温，才能保证内部的温度达到正常的使用条件，就更导致了加热时间变长；在温度很低的情况下，需要较长时间才能使电池温度达到零上；因此存在加热速度慢、效率低、很难保证热量的均匀性的问题，并且可能会导致电池模块间温度差加大。
技术实现思路
本专利技术公开了一种内置于电机驱动系统的电池加热方法及结构，以解决现有技术中加热速度慢、加热时间长、效率低、很难保证热量的均匀性，可能会导致电池模块间温度差加大等冋题。本专利技术一种内置于电机驱动系统的电池加热方法采用瞬间短路方法，瞬间短路时间为t，在系统中产生一个大的短路电流I，动力电池组内阻为Ri ;采用瞬间短路的方法在动力电池组内阻上会产生一个值为W=I2 X Ri X t的热量，该热量均匀的发生在每一个电池模块的内部；瞬间短路产生一个大的电流，然后通过电池自身的内阻发热使电池升温。由于动力电池组是由电池模块串联组成，所以可以实现对每一个电池模块均匀加热，并且热量产生于电池内部，自内向外扩散，从而实现快速而高效的加热。本专利技术一种内置于电机驱动系统的电池加热方法包括:电池管理系统BMS、电机驱动系统；电池管理系统实时检测动力电池组的电压、电流、温度，计算剩余电量，对动力电池组进行能量管理和热量管理，同时进行短路保护，防止电池因电流过大发生起火或爆炸；电机驱动系统包括控制单元、六个IGBT晶体管(N沟道绝缘栅双极晶体管)和电机的三个定子电感，六个IGBT晶体管与三个电机的定子电感连接为一个三相桥结构；电池管理系统通过CAN总线接口与电机驱动系统进行实时通讯，电机驱动系统获取当前电池的温度和电流；电机驱动系统包括一般工作状态、动力电池组加热状态。一般工作状态时，电机驱动器工作在三个时序；第一时序，控制单元产生一个脉宽调制信号触发第一个IGBT晶体管、第五个IGBT晶体管、第六个IGBT晶体管同时导通，电流从动力电池组正极，经过保险、第一个IGBT晶体管、第一个定子电感、第二个定子电感与第五个IGBT晶体管的串联分支、第三个电感与第六个IGBT晶体管的串联分支、电流电压检测单元，回到动力电池组负极；第二时序，控制单元同时关闭第一 IGBT晶体管、第五IGBT晶体管、第六IGBT晶体管，脉宽调制信号触发第二 IGBT晶体管、第四IGBT晶体管、第六IGBT晶体管同时导通，电流从电池组正极，经过保险M、第二 IGBT晶体管、第二电感、第一电感与第四IGBT晶体管的串联分支、第三电感与第六IGBT晶体管的串联分支、电流电压检测单元，回到电池组负极；第三时序，则同时关闭第二 IGBT晶体管、第四IGBT晶体管、第六IGBT晶体管，脉宽调制信号触发第三IGBT晶体管、第四IGBT晶体管、第五IGBT晶体管同时导通，电流从电池组正极，经过保险、第三IGBT晶体管、第三电感、第一电感与第四IGBT晶体管的串联分支、第二电感与第五IGBT晶体管的串联分支、电流电压检测单元，回到电池组负极；接下来同时关闭第三IGBT晶体管、第四IGBT晶体管、第五IGBT晶体管，并重复第一个时序，三个时序循环往复电机驱动器控制电机旋转； 动力电池组加热状态包括如下方法步骤: 电池管理系统检测获取包括当前动力电池组的电压、温度，计算动力电池组剩余电量(SOC)信息步骤；电池管理系统检查动力电池组剩余电量高于正常工作的下限，动力电池组最低电压高于下限，动力电池组温度低于正常工作温度下限时，电池管理系统通知电机驱动系统进入加热状态步骤；否则，电池管理系统通知电机驱动系统退出加热状态步骤；电机驱动系统退出一般工作状态，进入加热状态步骤；加热状态中，电池管理系统不断检查动力电池组状态:电池管理系统检查动力电池组剩余电量或最低电压低于下限，或者动力电池组温度已达到正常工作温度时，电池管理系统通知电机驱动系统退出加热状态步骤；电机驱动系统退出加热状态步骤，进入一般工作状态。当车辆启动时，首先检测动力电池组是否需要加热，当需要加热时，由电池管理系统BMS向电机驱动器通过CAN总线发送一个控制信号，电机驱动器退出一般工作状态，进入加热控制状态步骤；动力电池组加热状态时，两个定子电感为储能电感；与两个作为储能电感的定子电感相连接的两个IGBT晶体管为用于触发的IGBT晶体管；另两个IGBT晶体管为用于泄放的IGBT晶体管；电池组处于放电过程时，触发的IGBT晶体管同时导通，电流从动力电池组正极，经过保险、两个触发的IGBT晶体管、储能电感的两个定子电感、电流电压检测单元，回到动力电池组负极，电流上升，能量储存在储能电感的两个定子电感中；动力电池组处于充电过程时，两个触发的IGBT晶体管同时断开，电流从储能电感的两个定子电感、经过两个泄放的IGBT晶体管、保险、动力电池组、电流电压检测单元，形成回路，电流下降。第一种实施方式:进入加热状态步骤时，第一 IGBT晶体管、第五IGBT晶体管为用于触发的IGBT晶体管，第二 IGBT晶体管、第四IGBT晶体管为用于泄放的IGBT晶体管，第一定子电感、第二定子电感为储能电感；控制单元产生一个脉宽调制信号触发第一 IGBT晶体管、第五IGBT晶体管同时导通，电流从动力电池组正极，经过保险、第一 IGBT晶体管、第一定子电感、第二定子电感、第五IGBT晶体管、电流电压检测单元回到电池组负极，电流上升，动力电池组处于放电过程，能量储存在第一定子电感、第二定子电感中；当电流达到小于母线保险的限值的一个固定值时，第一 IGBT晶体管、第五IGBT晶体管同时断开，第一定子电感、第二定子电感中的电流通过第二 IGBT晶体管、第四IGBT晶体管的体二极管、保险、动力电池组、电流电压检测单元形成回路，泄放回动力电池组，电流下降，动力电池组处于充电过程；电机驱动器通过脉宽调制的控制方式，不断地调整第一 IGBT晶体管、第五IGBT晶体管的接通和断开，在第一定子电感、第二定子电感中的电流在一个固定值上下波动；该电流反复经过动力电池组电池内阻产生热量加热动力电池组。加热状态下如果回路中的电流超过母线保险的限制，则母线保险会很快熔断，断开回路，以防止动力电池组出现过热着火等安全问题。第二种实施方式:进入加热状态步骤时，第二 IGBT晶体管、第六IGBT晶体管为用于触发的IGBT晶体管，第三IGBT晶体管、第五IGBT晶体管为用于泄放的IGBT晶体管，第二定子电感、第三定子电感为储能电感；电池组处于放电过程时，第二 IGBT晶体管、第六IGBT晶体管同时导通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内置于电机驱动系统的电池加热方法；包括：电池管理系统BMS、电机驱动系统；电池管理系统实时检测动力电池组的电压、电流、温度，计算剩余电量，对动力电池组进行能量管理和热量管理，电机驱动系统包括控制单元、六个IGBT晶体管和电机的三个定子电感，六个IGBT晶体管与电机的三个定子电感连接为一个三相桥结构；电池管理系统通过CAN总线接口与电机驱动系统进行实时通讯，电机驱动系统获取当前电池的温度；电机驱动系统包括一般工作状态、动力电池组加热状态；一般工作状态时，电机驱动器工作在三个时序，三个时序循环往复电机驱动器控制电机旋转；其特征在于：动力电池组加热状态包括如下方法步骤：电池管理系统检测获取包括当前动力电池组的电压、温度，计算动力电池组剩余电量信息步骤；电池管理系统检查动力电池组剩余电量高于正常工作的下限，动力电池组最低电压高于下限，动力电池组温度低于正常工作温度下限时，电池管理系统通知电机驱动系统进入加热状态步骤；否则，电池管理系统通知电机驱动系统退出加热状态步骤；电机驱动系统退出一般工作状态，进入加热状态步骤；加热状态中，电池管理系统不断检查动力电池组状态：电池管理系统检查动力电池组剩余电量或最低电压低于下限，或者动力电池组温度已达到正常工作温度时，电池管理系统通知电机驱动系统退出加热状态步骤；电机驱动系统退出加热状态步骤，进入一般工作状态。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王微，孙永乐，刘志钢，董亦鹏，陈洪斌，
申请(专利权)人：富奥汽车零部件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22