[發明專利]一種電動汽車及其動力電池加熱系統和加熱方法

有效

• 申請號: 202110480787.6
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113002366B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 陳富;彭錢磊;杜長虹;陳健;劉立;鄧承浩;欒文悅;鄧鵬
• 申請（專利權）人: 重慶長安新能源汽車科技有限公司
• 主分類號: B60L58/27
• 分類號: B60L58/27;B60L3/00;H01M10/615;H01M10/625;H01M10/633;H01M10/635;H01M10/6571;H01M10/6567;H02J7/00;H02P21/00;H02P27/08
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 唐錫嬌

本發明公開了一種電動汽車及其動力電池加熱系統和加熱方法，在滿足脈沖加熱進入條件時，電機系統進入脈沖加熱模式，給動力電池進行脈沖加熱，吸收電機系統熱量的冷卻液進入動力電池的冷卻管路中對動力電池加熱；在滿足脈沖加熱退出條件時，電機系統退出脈沖加熱模式，停止給動力電池脈沖加熱，動力電池的冷卻管路中的冷卻液停止流動；在脈沖加熱模式下，使交軸電壓等于零，通過控制直軸電壓的方式來調節脈沖電流的大小，通過疊加脈沖信號的方式來生成六個功率開關的實際脈寬調制信號，不用三相電流反饋量，輸出的脈沖電流穩定、波動小，能改善動力電池脈沖加熱效果，并且避免在動力電池脈沖加熱過程中車輛出現非預期行駛或抖動。

技術領域

本發明屬于動力電池加熱技術領域，具體涉及一種電動汽車及其動力電池加熱系統和加熱方法。

背景技術

隨著新能源汽車行業的蓬勃發展，電動汽車的應用場景也越來越廣泛，為了適應不同的使用環境，需要保證電動汽車在各種極端環境下的功能和性能正常。然而，在極寒條件下，由于動力電池的固有特性，其低溫充放電能力會出現大幅降低，這將極大地限制電動汽車在低溫環境下的使用。

為了解決上述問題，需要在低溫環境下對動力電池進行加熱，現有技術可對電池進行加熱的方法主要有外部加熱和內部加熱兩種，外部加熱主要通過外部溫度較高的介質與動力電池表面換熱來進行加熱，內部加熱通過在電池兩端增加高頻脈沖電流，利用電池低溫下內阻較大的特性來產生熱量。相比于外部加熱，內部加熱具有加熱速率較快、加熱過程中電池單體溫差較小等優點。電動汽車的電機系統與動力電池的兩端相連，并且其內部所用的功率開關具有高頻通斷的特性，且電機定子線圈具有電感特性，這為實現動力電池脈沖加熱提供了硬件基礎。然而，當電機定子中通入脈沖電流后會形成感應磁場，該感應磁場作用在轉子上面會產生扭矩，這將導致車輛出現非預期行駛或抖動，存在安全隱患。

CN111347938A公開了一種車輛及其動力電池加熱裝置與方法，其利用動力電池放電，電流經過三相交流電機，三相交流電機產生熱量以對流經動力電池的冷卻液進行加熱的方式來對動力電池進行加熱，并在加熱過程中根據預設直軸電流和預設交軸電流控制三相逆變器對三相交流電機的相電流進行調節，該相電流調節方式能避免在動力電池加熱過程中車輛出現行駛或抖動。但是，其經過三相交流電機的電流為直流電流，該相電流調節方式不適用于脈沖加熱（即不適用于經過三相交流電機的電流為脈沖電流的方案）。因為，如果將該相電流調節方式用于脈沖加熱中，在計算直軸電壓Ud和交軸電壓Uq時除需要預設直軸電流Id和預設交軸電流Iq之外，還需要三相交流電機的三相電流反饋量，有反饋的閉環調節方式會減慢脈沖電流生成速度，導致加熱速度變慢；并且三相電流反饋量不穩定、波動大，會導致輸出的脈沖電流不穩定、波動大，進而導致加熱效果不好，另外車輛也容易出現非預期行駛或抖動。

發明內容

本發明的目的是提供一種電動汽車及其動力電池加熱系統和加熱方法，以在動力電池加熱過程中，避免車輛出現非預期行駛或抖動，并且提高加熱速度，改善加熱效果。

本發明所述的動力電池加熱方法，采用的電機系統包括電機控制器和三相電機，電機控制器包括控制模塊、三相橋臂和母線電容C，母線電容C與三相橋臂并聯，三相橋臂的六個功率開關的控制端分別與控制模塊的六個控制輸出端連接，三相橋臂的中點分別連接三相電機的三相定子繞組，三相電機的電機轉子位置信號輸出端與控制模塊的信號采集端連接；三相橋臂與動力電池連接，形成動力電池脈沖加熱回路；該方法為：在滿足脈沖加熱進入條件時，電機系統進入脈沖加熱模式，給動力電池進行脈沖加熱，吸收電機系統熱量的冷卻液進入動力電池的冷卻管路中對動力電池加熱；在滿足脈沖加熱退出條件時，電機系統退出脈沖加熱模式，停止給動力電池脈沖加熱，動力電池的冷卻管路中的冷卻液因停止流動而停止對動力電池加熱；在脈沖加熱模式下，所述控制模塊執行如下步驟：

根據脈沖電流大小請求值Ireq查詢電流-電壓表，得到直軸電壓請求值Ud；其中，所述電流-電壓表為脈沖電流大小請求值與直軸電壓請求值的對應關系表；