[發明專利]車用動力電池低溫預熱裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 202010899641.0
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112078433A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 朱翀;張希;郭邦軍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B60L58/24
• 分類號: B60L58/24;B60L58/25
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種車用動力電池低溫預熱裝置及其控制方法，包括：動力電池組；動力電池組與直流母線電容通過第一接觸器連接；動力電池組與驅動電機一相定子繞組通過第二接觸器連接；至少一個溫度傳感器，設于動力電池組的溫度采樣點上；電機驅動逆變器直流側與母線電容連接，交流輸出側與驅動電機定子繞組連接；電流傳感器設于電機驅動逆變器交流輸出端；與電機驅動逆變器、溫度傳感器、電流傳感器及接觸器控制連接的電池預熱控制系統。預熱控制系統依靠控制第一接觸器和第二接觸器的通斷切換電機驅動及電池預熱模式，本發明無需增加額外的硬件設備和成本投入，能夠使用電池自身能量進行加熱。

技術領域

本發明涉及電池熱管理領域，具體地，涉及一種車用動力電池低溫預熱裝置及其控制方法，尤其是基于電機、電控系統的車用動力電池低溫預熱裝置及其控制方法。

背景技術

鋰離子動力電池的充、放電性能會受低溫環境影響急劇惡化，嚴重影響電動汽車的冬季續駛里程，而且還會對電池壽命造成永久性損害。因此，在低溫工作環境下，應在電動汽車充電和正常行駛前對動力電池進行預熱，使電池電芯到達正常工作溫度范圍內，提高其工作性能。

動力電池低溫內部預熱是保障動力電池在低溫環境下高效、持久、安全工作的有效手段。動力電池通過充、放電產生電流，電流利用電池內阻產生歐姆熱，從電芯內部直接對動力電池進行加熱。通過將熱源設置在電芯內部，可以縮減熱傳遞的路徑，同時避免了熱源與外部環境的直接熱耦合，熱量散失很小。因此，內部預熱方法加熱速度很快，效率比較高，溫度分布也比較均勻，具有明顯的優勢和發展潛力。

現有內部預熱方法一般采用交流電流進行加熱。為產生正弦交流加熱電流，加熱設備結構比較復雜，體積與重量均比較大，需要在電動汽車上預留充分的安裝空間。同時，電池加熱設備硬件較為昂貴，也增加了電動汽車額外的成本。因此，體積和成本成為動力電池內部預熱系統的技術瓶頸，極大地限制了內部預熱方法的應用可能。

專利文獻為CN108312857A公開涉及一種控制車輛電池預熱的方法，該方法包括如下步驟：獲取電池的剩余電量信息和溫度信息；比較電池的剩余電量與預定電量；在電池的剩余電量低于預定電量時，比較電池的溫度與預定溫度；在電池的溫度低于預定溫度時，查詢和確定目標充電樁并且獲取車輛至目標充電樁的距離；計算車輛行使所述距離所需的安全電量；通過將電池的剩余電量減去安全電量來計算電池中能夠用于電池預熱的可用電量；利用可用電量進行電池預熱。本公開還涉及一種控制車輛電池預熱的系統和包括該系統的車輛。但是上述方案的能耗效率不高。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種車用動力電池低溫預熱裝置及其控制方法。

根據本發明提供的一種車用動力電池低溫預熱裝置，包括動力電池組、直流母線電容、驅動電機、電機驅動逆變器、電流傳感器以及電池預熱控制系統，其中：

電機驅動逆變器直流側與直流母線電容連接，電機驅動逆變器交流輸出側與驅動電機的定子繞組連接；

動力電池組與直流母線電容通過第一接觸器連接；

動力電池組與驅動電機一相定子繞組通過第二接觸器連接；

動力電池組的溫度采樣點上設置有至少一個溫度傳感器；

電流傳感器設于電機驅動逆變器的交流輸出端；

電池預熱控制系統與電機驅動逆變器、溫度傳感器、電流傳感器、第一接觸器以及第二接觸器控制連接。

優選地，所述動力電池組包括三元鋰電池或者磷酸鐵鋰電池。

優選地，直流母線電容包括電解電容或者薄膜電容。

優選地，電機驅動逆變器由多個功率開關管組成，每兩個開關管串聯組成一相橋臂。