一种锂离子电池低温加热控制方法与流程

文档序号:16005296发布日期:2018-11-20 19:58阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种锂离子电池低温加热控制方法,用于控制低温环境下电动汽车的锂离子电池的加热过程,其特征在于,首先根据锂离子电池的参数性能并基于加热频率定义式选取容性元件,然后将所述容性元件和一增设功率器件串联连接后再并联连接一开关器件形成加热控制电路,再将加热控制电路与锂离子电池、电机控制器本身的两组功率器件及电动机本身的两相绕组电感依次连接组成回路,然后通过所述开关器件以及所述增设功率器件各自的开启与关闭控制容性元件的充放电及两相绕组电感的磁能存储与释放,使得容性元件与绕组电感形成LC振荡电路,产生高频交变电流,再基于焦耳定律在锂离子电池内部产生热量使得锂离子电池加热,同时在加热过程中基于基尔霍夫定律获得回路电流与各电压的关系,然后结合焦耳定律求得最小电流幅值,在回路电流每次衰减到最小电流幅值时重复操作加热过程,进而实现连续振荡使得锂离子电池内部不断产生热量,直至锂离子电池加热到目标温度。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池低温加热控制方法,其特征在于,所述两相绕组电感为电动机本身的三相绕组电感中的任意两相的绕组电感,所述两组功率器件为电机控制器本身的若干组功率器件中分别与所述两相绕组电感连接对应的两组功率器件。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池低温加热控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

第一步骤:形成加热控制电路并将加热控制电路与锂离子电池、电机控制器本身的两组功率器件及电动机本身的两相绕组电感依次连接组成回路;

第二步骤:低温环境下,通过开关器件以及增设功率器件各自的开启与关闭控制回路对容性元件进行充电直至容性元件两端的电压值与锂离子电池的电源电压值达到一致;

第三步骤:通过开关器件以及增设功率器件各自的开启与关闭将容性元件短路且两相绕组电感进行储能直至回路电流达到目标电流值;

第四步骤:通过开关器件以及增设功率器件各自的开启与关闭将容性元件再次接入回路且两相绕组电感的储能释放再次为容性元件充电直至绕组电感上电流减小到0;

再通过开关器件以及增设功率器件各自的开启与关闭使得容性元件放电且两相绕组电感再次储能直至容性元件两端的电压值减小至与锂离子电池的电源电压值再次达到一致,再基于电感电流不能突变的原理容性元件两端的电压值继续下降到小于锂离子电池的电源电压值,然后回路电流反向流动,容性元件两端的电压值逐渐上升,绕组电感重新储能后并基于电感电流不能突变的原理再次为容性元件进行充电,使容性元件两端的电压值再次超过锂离子电池的电源电压值直至绕组电感上的电流再次减小到0,进而容性元件与绕组电感形成LC振荡电路,不断产生高频交变电流,再基于焦耳定律在锂离子电池内部产生热量;

第五步骤:基于焦耳定律求得回路电流衰减的最小电流幅值,每次衰减到最小电流幅值时重复执行第二至第五步骤以重新给容性元件充电升压直至锂离子电池加热到目标温度。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池低温加热控制方法,其特征在于,所述容性元件为采用目标匹配电容值的电容,所述增设功率器件包括并联连接的基于晶体管的功率器件和增设二极管。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池低温加热控制方法,其特征在于,第一步骤中所述基于晶体管的功率器件的集电极以及所述增设二极管的阴极均与电容的一端连接,所述电容的另一端与锂离子电池的负极连接,所述基于晶体管的功率器件的发射极以及增设二极管的阳极均与电机控制器的功率器件连接。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池低温加热控制方法,其特征在于,所述电机控制器本身的若干组功率器件中的每组功率器件均包括并联连接的一个已有IGBT和一个已有反并联二极管。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池低温加热控制方法,其特征在于,所述增设功率器件中的基于晶体管的功率器件采用增设的IGBT,所述增设二极管采用增设的反并联二极管。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池低温加热控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

第一步骤:对固有的锂离子电池、包括若干组功率器件的电机控制器以及包括三相绕组电感的电动机分别进行参数性能的测定并记录电动机三相绕组电感的电感值、锂离子电池的电源电压值和总内阻阻值,再根据锂离子电池的参数性能确定目标加热频率,然后根据目标加热频率并基于加热频率定义式计算获得目标匹配电容值;

将所述电容和所述增设功率器件串联连接后再并联连接开关器件形成加热控制电路,再将加热控制电路设置在电机控制器的功率器件与锂离子电池负极之间使得锂离子电池、电机控制器本身的两组功率器件、电动机本身的两相绕组电感和所述加热控制电路依次连接组成回路;

第二步骤:低温环境下,断开所述开关器件,然后闭合电机控制器中与所述两相绕组电感连接对应的两组功率器件并断开电机控制器中其他组功率器件,再闭合所述增设的IGBT使得回路接通后对电容进行充电,静置回路直至电容两端的电压值与锂离子电池的电源电压值达到一致,记录此时电容的充电电压值;

第三步骤:保持第二步骤中电机控制器中各组功率器件的控制状态,闭合所述开关器件并断开所述增设的IGBT使得电容短路进而使电容两端的电压值保持不变,同时锂离子电池、电机控制器的所述两组功率器件及电动机中的所述两相绕组电感组成回路使得两相绕组电感进行储能,然后建立等效电路并基于基尔霍夫定律获得回路电流与各电压的关系,再设定目标电流值,然后静置直至回路电流达到目标电流值且绕组电感达到最大磁能值;

第四步骤:保持第三步骤中电机控制器中各组功率器件的控制状态,断开所述开关器件并保持所述增设的IGBT的断开状态使得电容接入回路,然后两相绕组电感上的电流逐渐减小、最大磁能逐渐释放转化成电能为电容充电使得电容两端的电压值在所述锂离子电池的电源电压值的基础上逐渐升高,再次建立等效电路并基于基尔霍夫定律获得回路电流与各电压的关系,静置直至绕组电感上电流减小至0;

闭合所述增设的IGBT使电容放电进而两相绕组电感再次储能直至电容两端的电压值减小至与锂离子电池的电源电压值再次达到一致,然后基于电感电流不能突变的原理回路电流继续从电容的正极流向锂离子电池的正极使电容两端的电压值继续下降到小于锂离子电池的电源电压值,然后回路电流反向流动,电容两端的电压值逐渐上升,绕组电感重新储能后并基于电感电流不能突变的原理再次为电容进行充电,使电容两端的电压值再次超过锂离子电池的电源电压值直至绕组电感上的电流再次减小到0,使两相绕组电感磁能再次释放给电容充电进而电容两端电压值再次升高直至两相绕组电感的电流再次减小到0,然后电容再次放电同时两相绕组电感再次储能,进而电容与绕组电感形成LC振荡电路且电容两端的电压值在锂离子电池的电源电压值的基础上上下振荡,不断产生高频交变电流,再基于焦耳定律及锂离子电池总内阻在锂离子电池内部产生热量实现对锂离子电池加热;

第五步骤:根据第三步骤、第四步骤中分别获得的回路电流与各电压的关系获得第一振荡周期中回路电流的振荡表达式并基于焦耳定律求得第一周期有效发热量及有效加热功率,并结合设定的最小加热功率,求得回路电流衰减的最小电流幅值,在回路电流每次衰减到最小电流幅值时重复执行上述第二步骤至第五步骤以重新给电容充电升压直至锂离子电池加热到目标温度。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池低温加热控制方法,其特征在于,根据第三至第四步骤通过基于基尔霍夫定律获得的回路电流与各电压之间的关系获得振荡过程中电容两端的电压值及回路电流的波形图像。

10.根据权利要求1-9之一所述的锂离子电池低温加热控制方法,其特征在于,所述电动机本身的三相绕组电感采用星形连接或三角形连接,两种连接方式等效。

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