一种锂离子电池的低温预热电路拓扑系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锂离子电池的低温预热电路拓扑系统，包括：三相逆变器

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池的低温预热电路拓扑系统


[0001]本专利技术属于锂离子电池建模与管理应用领域，具体涉及一种锂离子电池的低温预热电路拓扑系统
。

技术介绍

[0002]锂离子动力电池作为电动汽车整车的动力来源，具有高能量密度
、
高充电倍率以及良好循环寿命等特点
。
然而，它的性能受外界低温的影响显著，在低温环境下直接给锂离子电池充电，存在一定的安全隐患
。
因此，对锂离子动力电池充电前必须采用一定的策略对其进行预热
。
[0003]现阶段，常见的动力电池低温加热方法主要分为外部加热法和内部加热法
。
[0004]外部加热原理简单，易于实现，如使用热空气
、
热矿物油作为介质加热电池或在电池表面覆盖金属膜等，但加热过程中电池易受热不均，且损耗多，能量利用率低
。
[0005]内部加热方法产生温升的热量来源于电池内阻生热，具有更高的能量利用率，电池组各部分温度分布更加均匀
。
如在电池上施加一定幅值和频率的电流或外加开关管，采用瞬时短路产生大电流等方法
。
大部分内部加热都需要额外的电源等装置或需要对电池本身结构进行改变，操作复杂，也增加了供电系统体积，难以对于广泛使用的锂离子动力电池进行大规模修改
。
还有改变电池组串并联连接方式，利用车载逆变器和电机形成电流通路，进而加热电池的方法，这种方法会在电机上产生振动噪声
。

技术实现思路
/>[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种锂离子电池的低温预热电路拓扑系统，无需使用额外电源，且不产生电机振动噪声，具有重要的工程应用价值
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种锂离子电池的低温预热电路拓扑系统，包括：三相逆变器
、
永磁同步电机
、
动力电池组
、
两相桥和控制器；
[0009]所述动力电池组的正极与所述两相桥的一端连接，所述动力电池组的负极与所述三相逆变器的一端连接；
[0010]所述两相桥的另外两端分别与所述三相逆变器的另外两端连接；
[0011]所述永磁同步电机的三相分别与所述三相逆变器
、
所述控制器连接；
[0012]所述控制器通过驱动信号分别与所述两相桥
、
所述三相逆变器连接
。
[0013]优选的，所述动力电池组包括：彼此并联的
、
单体数量相等
、
连接方式相同的两组，分别为
Bat1、Bat2。
[0014]优选的，所述三相逆变器由开关管
S1、S2、S3、S4、S5、S6构成，其中，
A、B、C
相上桥臂开关管分别为
S1、S3、S5，
A、B、C
相下桥臂开关管分别为
S2、S4、S6；同时，每个开关管均反向并联一个二极管，依次为
D1、D2、D3、D4、D5、D6，二极管正极与开关管
S
极相连，二极管负极与开关管
D
极相连；
[0015]A、B、C
相上桥臂开关管
S1、S3、S5的
S
极分别与所述永磁同步电机三相相连，并断开
A、B
两相上桥臂开关管
S1、S3的
D
极之间的连接；
[0016]所述
Bat1和所述
Bat2的负极均与所述三相逆变器的下桥臂开关管
S
极相连
。
[0017]优选的，所述两相桥为在所述动力电池组和所述三相逆变器之间加入的两相逆变电路，由开关管
S7、S8、S9、S
10
构成，其中，
S8的
D
极与所述
Bat1的正极连接，
S
10
的
D
极与所述
Bat2的正极连接，
S8、S
10
的
S
极共同接在所述三相逆变器的
A
相上桥臂
S1的
D
极；
S7、S9的
D
极共同接在所述三相逆变器的
B、C
相上桥臂
S3、S5的
D
极；同时，每个开关管均反向并联一个二极管，依次为
D7、D8、D9、D
10
，二极管正极与开关管的
S
极相连，负极与开关管的
D
极相连
。
[0018]优选的，所述控制器包括：电流解耦单元
、PI
控制器
、
第一驱动单元和第二驱动单元；
[0019]所述电流解耦单元与所述
PI
控制器连接；所述
PI
控制器与所述第一驱动单元连接
。
[0020]优选的，所述第一驱动单元发出的
SVPWM
波分别经过驱动电路与开关管
S1、S2、S3、S4、S5、S6相连
。
[0021]优选的，所述电流解耦单元发出的电流环控制所述永磁同步电机的电流为预定幅值的直流量
。
[0022]优选的，所述第二驱动单元发出的占空比恒为
50
％的
PWM
波，控制所述两相桥的各开关管，在前半周期，开关管
S8、S9同时导通，开关管
S7、S
10
同时闭合，称为状态1；在后半周期，开关管
S7、S
10
同时导通，开关管
S8、S9同时闭合，称为状态2，两种状态交替出现，频率
f
＝
1/T。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0024](1)
能够在电池
Bat1、Bat2上得到方波加热电流，其幅值
、
频率均单独可调
。
幅值下限为零，上限取决于电机额定电流；频率
f
可调范围为1～
1kHz。
能在
20
分钟内将电池从
‑
20℃
加热至
0℃。
[0025](2)
不产生噪音
。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0027]图1为现有的电动车驱动电路主电路原理图；
[0028]图2为本专利技术实施例中的改进后的驱动电路主电路原理图及控制框图；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种锂离子电池的低温预热电路拓扑系统，其特征在于，包括：三相逆变器
、
永磁同步电机
、
动力电池组
、
两相桥和控制器；所述动力电池组的正极与所述两相桥的一端连接，所述动力电池组的负极与所述三相逆变器的一端连接；所述两相桥的另外两端分别与所述三相逆变器的另外两端连接；所述永磁同步电机的三相分别与所述三相逆变器
、
所述控制器连接；所述控制器通过驱动信号分别与所述两相桥
、
所述三相逆变器连接
。2.
根据权利要求1所述的锂离子电池的低温预热电路拓扑系统，其特征在于，所述动力电池组包括：彼此并联的
、
单体数量相等
、
连接方式相同的两组，分别为
Bat1、Bat2。3.
根据权利要求2所述的锂离子电池的低温预热电路拓扑系统，其特征在于，所述三相逆变器由开关管
S1、S2、S3、S4、S5、S6构成，其中，
A、B、C
相上桥臂开关管分别为
S1、S3、S5，
A、B、C
相下桥臂开关管分别为
S2、S4、S6；同时，每个开关管均反向并联一个二极管，依次为
D1、D2、D3、D4、D5、D6，二极管正极与开关管
S
极相连，二极管负极与开关管
D
极相连；
A、B、C
相上桥臂开关管
S1、S3、S5的
S
极分别与所述永磁同步电机三相相连，并断开
A、B
两相上桥臂开关管
S1、S3的
D
极之间的连接；所述
Bat1和所述
Bat2的负极均与所述三相逆变器的下桥臂开关管
S
极相连
。4.
根据权利要求3所述的锂离子电池的低温预热电路拓扑系统，其特征在于，所述两相桥为在所述动力电池组和所述三相逆变器之间加入的两相逆变电路，由开关管
S7、S8、S9、S
10
构成，其中，
S8的
D
极与所述
Bat1的正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕超，程若思，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：