一种具有自加热功能的电源系统和车辆技术方案

本发明专利技术涉及一种具有自加热功能的电源系统，其中交流电自加热回路由第1蓄电装置、第2蓄电装置、功率电子开关、电机控制器、电机组成。所述电机中性点通过所述功率电子开关与第1和第2蓄电装置之间的等势点电力连接，功率电子开关串联在所述电机中性点和所述等势点之间。实现高效、可靠且无需增加额外供电装置的具有自加热功能的电源系统装置，且自加热工作过程中的供电全部来源于车用电源系统。此外本发明专利技术还涉及一种车辆。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自加热功能的电源系统和车辆
本专利技术涉及一种具有自加热装置电源系统，具体的是一种具有自加热装置的基于交流电的蓄电装置。
技术介绍
锂离子电池对低温比较敏感，低温下锂离子电池的内阻急剧升高，可放电容量、充放电性能大大受限，导致电动汽车在低温环境下动力性能不足，续驶里程大幅缩短，而且电池在低于0℃时几乎无法对其进行充电，若强行充电，容易引发内部短路，造成安全隐患。目前有很多基于锂离子电池的低温使用问题的解决方案。当前，主要解决方法是给电池组进行加热。其中专利CN102074769A提出采用电路板充电方式对电池侧面进行加热，专利CN103051026A提出通过电池组放电和外部加热装置同时工作的方式对电池组进行加热，专利CN201797350U提出在电池箱进风口采用电阻丝加热方式将热风传递到电池箱内部进行加热。然而上述方案存在加热供电困难，加热效率低、并容易引发电池温度不均匀等缺陷，尤其是在电动汽车有限的空间上，额外的供电装置不仅会增加整个电池组的占用空间，影响整车的布局，还增加了高压电气装置的潜在安全隐患。日本专利公开公报特开2003-272712号提出若二次电池的温度成为规定温度以下，则通过发动机对发电机的驱动或行驶中的再生制动对二次电池充电，反复进行二次电池的充放电，使二次电池的温度上升，由此，能够抑制可输入输出的电力的降低。但是，在上述专利文献1所记载的装置中，为了对二次电池充电，始终需要行驶中的再生制动或发动机对发电机的驱动。换句话说，在停车中，为了使二次电池的温度上升，需要驱动发动机。因此本专利技术为克服上述技术缺陷，提出一种高效、可靠且无需增加额外供电装置的具有自加热功能的电源系统装置和具备该电源系统的车辆。在原有的动力电池基础上，无需增加电感或功率开关管等器件，仅需增加功率电子开关即可实现动力电池低温环境下的自加热，且自加热工作过程中的供电全部来源于车用电源系统。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：根据本专利技术，具有自加热功能的电源系统包括：串联的第1和第2蓄电装置；在该第1和第2蓄电装置与电机之间授受电力的电力线和电机控制器；所述电机控制器具有三组桥臂，分别与电机三项绕组中的一项关联，任一组桥臂包含上功率开关管和下功率开关管；自加热控制系统；所述电机中性点通过所述功率电子开关与第1和第2蓄电装置之间的等势点电力连接；功率电子开关，串联在所述电机中性点和所述等势点之间；功率电子开关、所述电机控制器任意一组桥臂、与所述桥臂关联的电机绕组，以及第1和第2蓄电装置构成交流电自加热回路。所述任意一组桥臂的上功率开关管和下功率开关管交替工作。此外，根据本专利技术，电源系统具备：串联的第1和第2蓄电装置；在该第1和第2蓄电装置与电机之间授受电力的电力线和电机控制器；所述电机控制器具有三组桥臂，任一组桥臂包含上功率开关管和下功率开关管；自加热控制系统；所述电机中性点通过所述功率电子开关与第1和第2蓄电装置之间的等势点电力连接。功率电子开关，串联在所述电机中性点和所述等势点之间；设置在上述第1蓄电装置与上述电力线之间，在上述第1蓄电装置和上述电力线之间进行电压转换的所述电机控制器的任一桥臂的上功率开关管；设置在上述第2蓄电装置与上述电力线之间，在上述第2蓄电装置和上述电力线之间进行电压转换的所述电机控制器的上述桥臂的下功率开关管；所述桥臂的上、下功率开关管实现在上述第1和第2蓄电装置之间授受电力。优选的是，自加热控制系统决定经由上述电力线在上述第1和第2蓄电装置之间进行授受的电力的通电方向，将上述任一组桥臂的上功率开关管和下功率开关控制为使得依照该决定的通电方向在上述第1和第2蓄电装置之间授受电力。优选的是，所述自加热控制系统确定所述第1和第2蓄电装置自加热交流电电流幅值，频率，以及自加热回路启停。优选的是，上述第1和第2蓄电装置交替地向至少一个电连接在上述桥臂的中间抽头上的电机的电感部件供给电流.优选的是，自加热控制系统接受第1和第2蓄电装置的温度、电压和SOC信息，实现电池状态综合采集。优选的是，上述第1和第2蓄电装置的容量、单体电池串联数量和/或并联数量相同。优选的是，电机控制器功率开关管任意一组桥臂的上下功率开关管交替工作，电机控制器的三组桥臂交替工作，实现每组电机的电感都参与工作。优选的是，自加热控制系统确定上述第1和第2蓄电装置自加热交流电流幅值和频率。此外，根据本专利技术，车辆具备：上述的任一电源系统。因此，根据本专利技术，能够积极且迅速地使第1和第2蓄电装置升温。且相对于不具有自加热装置的电源系统仅增加了功能率自加热开关部件，具有成本低，效率高的优点。附图说明图1为本专利技术的所涉及车辆的结构示意图；图2(a)-(c)为车用动力电池组内部自加热等效原理图；图3(a)-(b)为车用动力电池组内部自加热充放电电流示意图；图4(a)-(c)为电池组交流阻抗实部在不同频率和不同温度下的变化曲线；图5为车用动力电池组内部自加热控制流程图；图6为本专利技术的实施效果实验数据一；图7(a)-(b)为本专利技术的实施效果实验数据二；具体实施方式图1是本专利技术涉及的车辆的结构示意图。参照图1，该车辆具备：电源系统1、19和驱动力产生部。驱动力产生部包括电机控制器7、电机9、电机到驱动轮34之间的动力传动机构32和驱动轴33。电机控制器7并联连接于主正母线MPL和主负母线MNL。此外，电机控制器7将从电源系统1、19供给的驱动电力(直流电力)变换成交流电力，向电机9输出。此外，电机控制器7将电机9发电产生的交流电力变换成直流电力，作为再生电力向电源系统1、19输出。如图2所示电机控制器7包括控制电路(未图示)和逆变电路，逆变电路包括三相的开关元件的桥式电路，通过控制电路控制六个开关元件S1至S6的接通、断开，将电源系统1、19供应的直流电变换为三相交流电，然后，由逆变器电路驱动三相电机9。电机控制器优选用高频PWM控制，也可以低频开关控制。电机9接收从逆变电路供给的交流电力，产生旋转驱动力。此外，电机9还接受来自外部的旋转力，进行发电产生交流电力。例如，电机9由具备埋设有永久磁铁的转子的三相交流旋转电机构成。此外，电机9与动力传动机构32连接，经由与动力传动机构32连接的驱动轴33向驱动轮34传递旋转驱动力。电源系统1、19是能够充电的直流电源，例如，由镍氢电池、锂离子电池等二次电池构成。此外，电源系统1、19经由主正母线MPL和主负母线MNL与电机控制器7连接。另外，电源系统1、19也可以又双电层电容器构成，本专利技术具体实施例以新能源车辆动力电池为例进行说明，其中第一动力电池组1和第二动力电池组19串联，且第一动力电池组1和第二动力电池组19的容量、单体电池串联数量和/或并联数量相同。电流传感器，检测电源系统1、19输入输出的电流值，向自加热控制系统5输出其检测结果；电压传感器、检测电源系统1、19电压值，向自加热控制系统5输出其检测结果；温度传感器，检测电源系统1、19的内部的温度，向自加热控制系统5输出其检测结果；此外，电源系统1、19根据来自电流传感器的电流值、电压传感器的电压值和来自温度传感器的温度，计算电源系统1、19的SOC状态量，将该计算出的SOC状态量、温度、电流和电压一起向自加热控制系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自加热功能的电源系统，包括：串联的第1和第2蓄电装置；在该第1和第2蓄电装置与电机之间授受电力的电力线和电机控制器；所述电机控制器具有三组桥臂，分别与电机三项绕组中的一项关联，且任一组桥臂包含上功率开关管和下功率开关管；自加热控制系统；其特征在于：所述电机中性点通过功率电子开关与第1和第2蓄电装置之间的等势点电力连接；功率电子开关，串联在所述电机中性点和所述等势点之间；所述功率电子开关、所述电机控制器任意一组桥臂、与所述桥臂关联的电机的一相绕组，以及第1和第2蓄电装置构成交流电自加热回路；所述任意一组桥臂的上功率开关管和下功率开关管交替工作，实现电源系统自加热。

【技术特征摘要】
1.一种具有自加热功能的电源系统，包括：串联的第1和第2蓄电装置；在该第1和第2蓄电装置与电机之间授受电力的电力线和电机控制器；所述电机控制器具有三组桥臂，分别与电机三相绕组中的一相关联，且任一组桥臂包含上功率开关管和下功率开关管；自加热控制系统；其特征在于：所述电机的中性点通过功率电子开关与第1和第2蓄电装置之间的等势点电力连接；功率电子开关，串联在所述电机的中性点和所述等势点之间；所述功率电子开关、所述电机控制器任意一组桥臂、与所述桥臂关联的电机的一相绕组，以及第1和第2蓄电装置构成交流电自加热回路；所述任意一组桥臂的上功率开关管和下功率开关管交替工作，实现电源系统自加热。2.一种具有自加热装置电源系统，具备：串联的第1和第2蓄电装置；在该第1和第2蓄电装置与电机之间授受电力的电力线和电机控制器；所述电机控制器具有三组桥臂，分别与电机三相绕组中的一相关联，任一组桥臂包含上功率开关管和下功率开关管；自加热控制系统；其特征在于：所述电机的中性点通过所述功率电子开关与第1和第2蓄电装置之间的等势点电力连接；功率电子开关，串联在所述电机的中性点和所述等势点之间；设置在上述第1蓄电装置与上述电力线之间，在上述第1蓄电装置和上述电力线之间进行电压转换的所述电机控制器的任一桥臂的上功率开关管；设置在上述第2蓄电装置与上述电力线之间，在上述第2蓄电装置和上述电力线之间进行电压转换的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙逢春，李军求，张承宁，董玉刚，金鑫，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11