加热系统和功率开关器件技术方案

本发明专利技术公开一种加热系统和功率开关器件。该加热系统中开关模块包括第一开关单元和第二开关单元；控制模块控制第一开关单元闭合以及控制第二开关单元断开，使电池组、第一开关单元和储能模块，形成放电回路；控制模块控制第一开关单元断开，以及控制第二开关单元断开，使储能模块、第二开关单元和电池组，形成续流回路；缓冲模块包括第一缓冲单元和第二缓冲单元，第一缓冲单元并联于第一开关单元的两端，用于在第一开关单元断开或者闭合时提供短时通路；第二缓冲单元并联于第二开关单元的两端，用于在第二开关单元断开或者闭合时提供短时通路。采用本发明专利技术实施例中的技术方案，能够避免功率开关器件承受较大的尖峰电压。

Heating System and Power Switching Devices

The invention discloses a heating system and a power switch device. The switching module in the heating system includes the first switching unit and the second switching unit; the control module controls the closure of the first switching unit and the disconnection of the second switching unit to form a discharge circuit for the battery pack, the first switching unit and the energy storage module; and the control module controls the disconnection of the first switching unit and the second opening. The switching unit is disconnected so that the energy storage module, the second switching unit and the battery group can form a continuous current loop; the buffer module includes the first buffer unit and the second buffer unit, which are parallel to the two ends of the first switch unit to provide short-term access when the first switch unit is disconnected or closed; and the second buffer unit is parallel. Two ends of the second switching unit are connected to provide a short path when the second switching unit is disconnected or closed. By adopting the technical scheme in the embodiment of the invention, the power switching device can avoid being subjected to a larger peak voltage.

【技术实现步骤摘要】
加热系统和功率开关器件
本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种加热系统和功率开关器件。
技术介绍
目前，电池组的温度低于允许工作温度范围的下限时，电池组无法工作，需要加热到允许工作温度范围内，电池组才能够正常工作。现有技术中，电池组的加热方案为：控制功率开关器件对储能器件进行充电和放电，使得电流持续流过动力电池内部，从而对动力电池进行加热。该方案具有加热速度快的优势。但是，本申请的专利技术人发现，当控制功率开关器件对储能器件进行充电和放电切换时，由于电流变化率较快，使得功率开关器件承受较大的尖峰电压，容易导致功率开关器件过热烧毁等恶劣情况发生，影响电池组快速加热系统中安全稳定运行。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种加热系统和功率开关器件，能够在短时间内为功率开关器件提供通路，从而避免功率开关器件承受较大的尖峰电压。第一方面，本专利技术实施例提供一种加热系统，该加热系统包括：电池组、储能模块、开关模块、控制模块和缓冲模块。其中，开关模块包括第一开关单元和第二开关单元；控制模块控制第一开关单元闭合，以及控制第二开关单元断开，使电池组、第一开关单元和储能模块，形成放电回路；控制模块控制第一开关单元断开，以及控制第二开关单元断开，使储能模块、第二开关单元和电池组，形成续流回路；缓冲模块包括第一缓冲单元和第二缓冲单元，第一缓冲单元并联于第一开关单元的两端，用于在第一开关单元断开或者闭合时提供短时通路；第二缓冲单元并联于第二开关单元的两端，用于在第二开关单元断开或者闭合时提供短时通路。在第一方面的一种可能的实施方式中，第一缓冲单元包括RC缓冲电路或者RCD缓冲电路，RC缓冲电路或者RCD缓冲电路并联于第一开关单元的两端；第二缓冲单元包括RC缓冲电路或者RCD缓冲电路，RC缓冲电路或者RCD缓冲电路并联于第二开关单元的两端。在第一方面的一种可能的实施方式中，RCD缓冲电路包括电阻、电容和二极管；RCD缓冲电路并联于第一开关单元的两端时，电容的第一端与第一开关单元的第一端连接，电容的第二端与二极管的输入端连接，二极管的输出端与第一开关单元的第二端连接；电阻并联于电容的两端。RCD缓冲电路并联于第二开关单元的两端时，电容的第一端与第二开关单元的第一端连接，电容的第二端与二极管的输出端连接，二极管的输入端与第二开关单元的第二端连接；电阻并联于电容的两端。在第一方面的一种可能的实施方式中，加热系统还包括吸收电容，吸收电容并联于电池组的两极。在第一方面的一种可能的实施方式中，第一开关单元包括第一功率开关器件和第二功率开关器件，第二开关单元包括第三功率开关器件和第四功率开关器件，储能模块包括第一端、第二端、第三端和第四端；第一功率开关器件两端分别与电池组的正极和第一端连接，第二功率开关器件的两端分别与电池组的负极和第二端连接，第三功率开关器件的两端分别与电池组的正极和第三端连接，第四功率开关器件的两端分别与电池组的负极和第四端连接；控制模块控制第一功率开关器件和第二功率开关器件同步闭合，以及控制第三功率开关器件和第四功率开关器件同步断开，使电池组和储能模块，形成放电回路；控制模块控制第一功率开关器件和第二功率开关器件同步断开，以及控制第三功率开关器件和第四功率开关器件同步闭合，使储能模块和电池组，形成续流回路；第一缓冲单元包括两组RC缓冲电路或者RCD缓冲电路，其中一组RC缓冲电路或者RCD缓冲电路并联于第一功率开关器件的两端，另一组RC缓冲电路或者RCD缓冲电路并联于第二功率开关器件的两端；第二缓冲单元包括两组RC缓冲电路或者RCD缓冲电路，其中一组RC缓冲电路或者RCD缓冲电路并联于第三功率开关器件的两端，另一组RC缓冲电路或者RCD缓冲电路并联于第四功率开关器件的两端。在第一方面的一种可能的实施方式中，第一功率开关器件、第二功率开关器件、第三功率开关器件和第四功率开关器件的功率大于阈值电压，阈值电压为放电回路和续流回路切换时，由电池组到各功率开关器件之间线束的杂散电感引起的尖峰电压。在第一方面的一种可能的实施方式中，尖峰电压Vpeak为：其中，Vdd为电池组的电压值，L1为储能模块的电感值，L2为电池组到功率开关器件之间线束的杂散电感，Δt为放电回路和续流回路切换时，电流大小和电流方向发生突变经历的时长，ΔI为Δt内的电流变化值。在第一方面的一种可能的实施方式中，功率开关器件包括IGBT和用于驱动IGBT的驱动电路，驱动电路包括相连接的驱动IC和外部栅极电阻，外部栅极电阻和IGBT的栅极连接，加热系统还包括功率放大模块；功率放大模块设置于驱动IC和外部栅极电阻之间，功率放大模块包括一级或者多级功率放大电路，用于对驱动IC输出的电流进行放大，以满足IGBT对大驱动电流的需求。在第一方面的一种可能的实施方式中，功率放大电路包括：一个NPN三极管和一个PNP三极管；其中，驱动IC的输出端分别与NPN三极管基极和PNP三极管的基极连接；NPN三极管的集电极分别与正直流电压源和驱动IC连接，PNP三极管的集电极分别与负直流电压源和驱动IC连接；NPN三极管的发射极和PNP管的发射极均与外部栅极电阻连接。在第一方面的一种可能的实施方式中，功率放大电路还包括放大电阻，放大电阻的一端与驱动IC的输出端连接，放大电阻的另一端分别与NPN三极管基极和PNP三极管的基极连接。第二方面，本专利技术实施例提供一种功率开关器件，该功率开关器件为IGBT器件，IGBT器件包括IGBT和用于驱动IGBT的驱动电路，驱动电路包括相连接的驱动IC和外部栅极电阻，外部栅极电阻和IGBT的栅极连接；该驱动电路还包括功率放大模块；功率放大模块设置于驱动IC和外部栅极电阻之间，功率放大模块包括一级或者多级功率放大电路，用于对驱动IC输出的电流进行放大，以满足IGBT对大驱动电流的需求。在第二方面的一种可能的实施方式中，功率放大电路包括：一个NPN三极管和一个PNP三极管；其中，驱动IC的输出端分别与NPN三极管基极和PNP三极管的基极连接；NPN三极管的集电极分别与正直流电压源和驱动IC连接；PNP三极管的集电极分别与负直流电压源和驱动IC连接；NPN三极管的发射极和PNP管的发射极均与外部栅极电阻连接。在第二方面的一种可能的实施方式中，功率放大电路还包括放大电阻，放大电阻的一端与驱动IC的输出端连接，放大电阻的另一端分别与NPN三极管基极和PNP三极管的基极连接。由于本专利技术实施例中的加热系统具有上述结构，其中第一缓冲单元能够在第一开关单元断开时为放电回路提供短时通路，以及第二缓冲单元能够在第二开关单元断开时为续流回路提供短时通路，从而能够使得第一开关单元或者第二开关单元在下一次闭合时，承受的电压慢慢上升，进而保证加热系统安全稳定运行。附图说明从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。图1为本专利技术第一实施例提供的加热系统的结构示意图；图2为本专利技术第二实施例提供的加热系统的结构示意图；图3为本专利技术第三实施例提供的加热系统的结构示意图；图4为本专利技术第四实施例提供的加热系统的结构示意图；图5为本专利技术第五实施例提供的加热系统的结构示意图；图6为本专利技术第六实施例提供的加热系统的结构示意图；图7为本专利技术第七本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加热系统，其特征在于，包括：电池组、储能模块、开关模块、控制模块和缓冲模块；其中，所述开关模块包括第一开关单元和第二开关单元；所述控制模块控制所述第一开关单元闭合，以及控制所述第二开关单元断开，使所述电池组、所述第一开关单元和所述储能模块，形成放电回路；所述控制模块控制所述第一开关单元断开，以及控制所述第二开关单元断开，使所述储能模块、所述第二开关单元和所述电池组，形成续流回路；所述缓冲模块包括第一缓冲单元和第二缓冲单元，所述第一缓冲单元并联于所述第一开关单元的两端，用于在所述第一开关单元断开或者闭合时提供短时通路；所述第二缓冲单元并联于所述第二开关单元的两端，用于在所述第二开关单元断开或者闭合时提供短时通路。

【技术特征摘要】
1.一种加热系统，其特征在于，包括：电池组、储能模块、开关模块、控制模块和缓冲模块；其中，所述开关模块包括第一开关单元和第二开关单元；所述控制模块控制所述第一开关单元闭合，以及控制所述第二开关单元断开，使所述电池组、所述第一开关单元和所述储能模块，形成放电回路；所述控制模块控制所述第一开关单元断开，以及控制所述第二开关单元断开，使所述储能模块、所述第二开关单元和所述电池组，形成续流回路；所述缓冲模块包括第一缓冲单元和第二缓冲单元，所述第一缓冲单元并联于所述第一开关单元的两端，用于在所述第一开关单元断开或者闭合时提供短时通路；所述第二缓冲单元并联于所述第二开关单元的两端，用于在所述第二开关单元断开或者闭合时提供短时通路。2.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述第一缓冲单元包括RC缓冲电路或者RCD缓冲电路，所述RC缓冲电路或者所述RCD缓冲电路并联于所述第一开关单元的两端；所述第二缓冲单元包括RC缓冲电路或者RCD缓冲电路，所述RC缓冲电路或者所述RCD缓冲电路并联于所述第二开关单元的两端。3.根据权利要求2所述的加热系统，其特征在于，所述RCD缓冲电路包括电阻、电容和二极管；其中，所述RCD缓冲电路并联于所述第一开关单元的两端时，所述电容的第一端与所述第一开关单元的第一端连接，所述电容的第二端与所述二极管的输出端连接，所述二极管的输入端与所述第一开关单元的第二端连接；所述电阻并联于所述电容的两端。所述RCD缓冲电路并联于所述第二开关单元的两端时，所述电容的第一端与所述第二开关单元的第一端连接，所述电容的第二端与所述二极管的输入端连接，所述二极管的输出端与所述第二开关单元的第二端连接；所述电阻并联于所述电容的两端。4.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述加热系统还包括吸收电容，所述吸收电容并联于所述电池组的两极。5.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述第一开关单元包括第一功率开关器件和第二功率开关器件，所述第二开关单元包括第三功率开关器件和第四功率开关器件，所述储能模块包括第一端、第二端、第三端和第四端；所述第一功率开关器件两端分别与所述电池组的正极和所述第一端连接，所述第二功率开关器件的两端分别与所述电池组的负极和所述第二端连接，所述第三功率开关器件的两端分别与所述电池组的正极和所述第三端连接，所述第四功率开关器件的两端分别与所述电池组的负极和所述第四端连接；所述控制模块控制所述第一功率开关器件和所述第二功率开关器件同步闭合，以及控制所述第三功率开关器件和所述第四功率开关器件同步断开，使所述电池组和所述储能模块，形成放电回路；所述控制模块控制所述第一功率开关器件和所述第二功率开关器件同步断开，以及控制所述第三功率开关器件和所述第四功率开关器件同步闭合，使所述储能模块和所述电池组，形成续流回路；所述第一缓冲单元包括两组RC缓冲电路或者RCD缓冲电路，其中一组所述RC缓冲电路或者RCD缓冲电路并联于所述第一功率开关器件的两端，另一组所述RC缓冲电路或者RCD缓冲电路并联于所述第二功率开关器件的两端；所述第二缓冲单元包括两组RC缓冲电路或者RCD缓冲电路，其中一组所述RC缓冲电路或者RCD缓冲电路并联于所述第三功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：但志敏，张伟，侯贻真，左希阳，吴兴远，朱涛声，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35