[发明专利]一种振荡式电池组快速加热电路及方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种振荡式电池组快速加热电路及方法。

背景技术

能源危机、环境保护、气候变化等多种因素使得世界各国普遍重视新能源汽车，特别是纯电动汽车的发展。目前影响电动汽车发展的最关键技术是电池的性能。锂电池是目前公认的最具潜力的电动汽车储能电池。锂电池相对目前比较成熟的其他几种主要储能电池，具有寿命、能量密度、功率密度等综合优势。但是锂电池的低温性能目前还没有很好解决。低温环境下锂电池，特别是磷酸铁锂电池的容量和充电性能急剧下降，使得锂电池在寒冷气候条件下的应用受到很大影响，甚至无法使用。目前常规的热管理系统采用外部发热装置加热的方式给电池组加热，升温。一是采用空气或液体流体加热的方式。二是采用在电池单体外部包裹发热器件的方式。这两种方式共同的缺点是升温速度慢，加热效率低，结构复杂，成本高。主要原因是从电池外部加热，使得电池内部只能通过热传导的方式得到热量升温，由于外部热源的温度受多种因素的制约，不可能很高，所以外部加热的升温速度不能很好满足实际需要，同时造成大量热量浪费，加热效率低。同时需要一套复杂的流体控温或发热装置，使得结构复杂，成本高。因此，目前急需一种快速、高效、结构简单、成本低廉的锂电池加热技术和系统，解决锂电池低温环境的性能问题，有力推动锂电池电动汽车的发展和普及。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述不足提供一种结构合理，使电池组内部预热，加热效率高、加热速度快、热量浪费少，且成本较低的一种振荡式电池组快速加热电路及方法。

为解决上述技术问题，本振荡式电池组快速加热电路的结构特点是：包括串接在电池组两端的由电感和电容串接成的振荡电路，电容两端并联有并联可控开关，振荡电路和电池组之间串接有串联可控开关,电感和电容的串接线路上安装有电压电流检测器，还包括与电压电流检测器、并联可控开关和串联可控开关电连接的控制器。

作为一种实现方式，所述并联可控开关和串联可控开关为继电器。

作为改进，所述电池组为单体电池或串并联在一起的单体电池组合。

作为进一步改进，还包括与控制器输入端电连接的温度传感器。

本振荡式电池组快速加热电路的加热方法是：

第一阶段是触发阶段或电感储能阶段，即控制器根据控制指令控制串联可控开关和并联可控开关导通，此时电容两端被短路，电池组两端通过电感和并联可控开关构成通电回路，电池组对电感进行充电；

第二阶段是电感泄能及电容储能阶段，即控制器根据事先存储的由电池组、电感和电容等参数计算出电感充电时间，在该充电时间到来时，控制并联可控开关断路，此时电池组两端通过电感和电容构成通电回路，电感开始对电容进行充电；

第三阶段是电容泄能或电池组储能加热阶段，即电感电流减小到零时，电容储存全部电能，电压高于电池组电压，电容转入放电或泄能过程，并对电池组进行回馈充电，该回馈电流通过电池组内阻对电池组进行内部预热；

第四阶段是触发续能阶段，控制器根据电压电流检测器采集到电感和电容串接线路的电压和电流信号判断电感和电容的串接线路电压过零时，控制并联可控开关接通，以使电感电流继续增加，补偿电流在电池组内阻发热消耗的电能，维持电流振荡幅度；

第五阶段是重复阶段，即重复第二至第四阶段，到达预热时间后，控制器控制串联可控开关断开。

作为改进，只有当控制器通过温度传感器检测到环境或电池组本体温度低于设定温度时，控制器才会控制并联可控开关和串联可控开关动作。

具体而言，当温度过低时，控制器根据预先设定的程序或算法确定电池组需要加热时，首先导通并联可控开关，此时电流的流动方向是：电池组正极→电感→并联可控开关→电池组负极。电感处于储能过程。经过设定时间后，控制器关断并联可控开关，电感中电流流入电容，此时电流方向是：电池组正极→电感→电容→电池组负极。电容处于储能过程。

为方便叙述，将电感与电容的连接位置称为串接点，将电容与电池组的连接点称为连接点。当电感电流减小到零时，电容储存全部电能，电压高于电池组电压，电容转入放电过程，此时电流方向是：电容与串接点连接的一端→电感→电池组正极→电池组负极→电容与串接点连接的一端。电容放电，电池组充电。电能返回电池组。

当电容电流减小到零时，串接点电压低于连接点电压，电池组转入放电过程，此时电流方向是：电池组正极→电感→电容→电池组负极。电容充电，串接点电压逐渐升高。