用于谐振加热电池的系统和方法技术方案

本公开提供“用于谐振加热电池的系统和方法”。一种车辆包括电机、电池、逆变器和控制器。控制器以被选择来生成AC电流以加热电池的开关频率切换逆变器，调整电机的d轴电流以增大电池加热功率，并且根据调整后的d轴电流来调整电机的q轴电流。整电机的q轴电流。整电机的q轴电流。

System and method for resonant heating battery

【技术实现步骤摘要】
用于谐振加热电池的系统和方法


[0001]本公开总体上涉及一种用于电动车辆的电池或燃料电池。更确切地说，本公开涉及用于加热电动车辆的电池或燃料电池的系统和方法。

技术介绍

[0002]电动车辆(EV)包括电池电动车辆(BEV)和燃料电池电动车辆(FCEV)。通常，EV的能量存储系统(ESS)被设计成在诸如20℃至90℃之间的标称温度范围下提供优化的性能。在冬季，环境温度可能显著低于标称温度范围，在这种情况下，电池或燃料电池的性能可能不同。

技术实现思路

[0003]一种车辆包括电机、电池、耦接在电机与电池之间的逆变器、以及控制器。控制器以被选择来生成AC电流以加热电池的开关频率切换逆变器，在不改变被选择来生成AC电流以加热电池的开关频率的情况下调整电机的d轴电流以增大电池加热功率，并且根据调整后的d轴电流来调整电机的q轴电流。
[0004]一种方法包括：响应于牵引电池温度小于阈值，以被选择来生成用于牵引电池的加热功率的频率切换可操作地与牵引电池布置的逆变器，以及响应于加热功率小于所需加热功率，调整可操作地与逆变器布置的电机的d轴电流以朝向所需加热功率增大加热功率，并且根据调整后的d轴电流来调整q轴电流。
[0005]一种电力系统包括燃料电池、可操作地与燃料电池布置的逆变器、以及控制器。控制器以被选择来生成用于燃料电池的加热功率的开关频率切换逆变器，调整d轴电流以增大加热功率，并且根据调整后的d轴电流来调整q轴电流。
附图说明
[0006]图1示出了示出传动系和能量存储部件的电动化车辆的示例性框图拓扑；
[0007]图2示出了用于车辆的电驱动系统的一部分的示例性框图；
[0008]图3示出了各种频率下的电池加热功率的示例性波形图；
[0009]图4示出了用于开关装置的开关信号的示例性波形图；
[0010]图5示出了逆变器DC侧电流比的示例性波形图；
[0011]图6示出了电池电流比和电池加热功率百分比的示例性波形图；
[0012]图7示出了电池加热过程的示例性流程图；
[0013]图8A、图8B和图8C示出了随d轴电流变化的电池加热功率的示例性波形图；以及
[0014]图9示出了燃料电池电流比和燃料电池加热功率百分比的示例性波形图。
具体实施方式
[0015]本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其
他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可以被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以各种形式利用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实现方式，可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。
[0016]本公开尤其提出了用于加热电动车辆的电池或燃料电池的系统和方法。
[0017]图1示出了插电式混合动力电动车辆(PHEV)。插电式混合动力电动车辆112可以包括机械地联接到混合动力变速器116的一个或多个电机(电动马达)114。电机114可能够作为马达或发电机进行操作。另外，混合动力变速器116机械地联接到发动机118。混合动力变速器116还机械地联接到驱动轴120，所述驱动轴机械地联接到车轮122。当发动机118被接通或断开时，电机114可以提供推进和减速能力。电机114还可以充当发电机，并且可以通过回收在摩擦制动系统中作为热量损失掉的能量来提供燃料经济性益处。电机114还可以通过允许发动机118以更有效的转速操作以及允许在某些状况下在发动机118关闭的情况下以电动模式操作混合动力电动车辆112来减少车辆排放。
[0018]牵引电池或电池组124存储可以由电机114使用的能量。车辆电池组124可以提供高压DC输出。牵引电池124可以电耦接到一个或多个电池电动控制模块(BECM)125。BECM 125可以设置有一个或多个处理器和软件应用，所述一个或多个处理器和软件应用被配置为监测和控制牵引电池124的各种操作。牵引电池124可以进一步电耦接到一个或多个电力电子模块126。电力电子模块126也可以被称为功率逆变器。一个或多个接触器127可以在断开时将牵引电池124和BECM 125与其他部件隔离，并且在闭合时将牵引电池124和BECM125耦接到其他部件。电力电子模块126还可以电耦接到电机114，并且提供在牵引电池124与电机114之间双向传递能量的能力。例如，牵引电池124可以提供DC电压，而电机114可以使用三相AC电流来操作。电力电子模块126可以将DC电压转换成三相AC电流以供电机114使用。在再生模式中，电力电子模块126可以将来自充当发电机的电机114的三相AC电流转换为与牵引电池124兼容的DC电压。本文的描述同样适用于纯电动车辆。对于纯电动车辆而言，混合动力变速器116可以是连接到电机114的齿轮箱，并且发动机118可以是不存在的。
[0019]除了提供用于推进的能量之外，牵引电池124还可以为其他车辆电气系统提供能量。车辆112可以包括DC/DC转换器模块128，所述DC/DC转换器模块将牵引电池124的高压DC输出转换为与其他低压车辆负载兼容的低压DC供应。DC/DC转换器模块128的输出可以电耦接到辅助电池130(例如，12V电池)。其他高压负载146(诸如压缩机和电加热器)可以耦接到牵引电池124的高压输出。
[0020]车辆112可以为电池电动车辆(BEV)或插电式混合动力电动车辆(PHEV)，其中牵引电池124可以通过外部电源136再充电。替代地，车辆112可以是由一个或多个燃料电池中所存储和/或转换的能量推进的燃料电池电动车辆(FCEV)。外部电源136可以为与电气插座的连接。外部电源136可以为由电力公共事业公司提供的配电网络或电网。外部电源136可以电耦接到电动车辆供电装备(EVSE)138。EVSE138可以提供电路和控件以调节和管理在电源136与车辆112之间的能量传输。外部电源136可以向EVSE 138提供DC或AC电力。EVSE138可
以具有用于插入到车辆112的充电端口134中的充电连接器140。充电端口134可以是被配置为将电力从EVSE 138传递到车辆112的任何类型的端口。充电端口134可以电耦接到充电器或车载电力转换模块132。电力转换模块132可以调节从EVSE 138供应的电力，以向牵引电池124提供恰当的电压和电流电平。电力转换模块132可以与EVSE 138对接以协调到车辆112的电力传递。EVSE连接器140可以具有与充电端口134的对应凹槽配合的插脚。替代地，被描述为电耦接的各种部件可使用无线感应耦接来传递电力。
[0021]可以提供一个或多个车轮制动器144以用于使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆，其包括：电机；电池；逆变器，所述逆变器耦接在所述电机与所述电池之间；以及控制器，所述控制器被编程为以被选择来生成AC电流以加热所述电池的开关频率切换所述逆变器，在不改变被选择来生成所述AC电流以加热所述电池的所述开关频率的情况下调整所述电机的d轴电流以增大电池加热功率，并且根据调整后的d轴电流来调整所述电机的q轴电流。2.如权利要求1所述的车辆，其中所述d轴电流和所述q轴电流是扭矩需求的函数。3.如权利要求1所述的车辆，其中所述q轴电流与扭矩需求成比例。4.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被编程为响应于接收到扭矩需求并且所述电池的温度小于阈值而以被选择来生成所述AC电流以加热所述电池的所述开关频率切换所述逆变器。5.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被编程为响应于由所述AC电流产生的加热功率小于加热功率要求，在不改变被选择来生成所述AC电流以加热所述电池的所述开关频率的情况下调整所述电机的所述d轴电流。6.如权利要求5所述的车辆，其中所述加热功率要求是目标温度和所述电池的温度的函数。7.如权利要求5所述的车辆，其中所述加热功率是所述车辆的速度的函数。8.一种方法，其包括：响应于牵引电池温度小于阈值，以被选择来生成用于所述牵引电池的加热功率的开关频率切换可操作地与所述牵引电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐扬，王激尧，李思龙，约瑟夫，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：