一种适用于极寒环境快速冷起动的电池加热控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115939599A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211482389.9H01M10/48(2006.01)(22)申请日2022.11.24(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人李军求刘增成高琢张小鹏(74)专利代理机构北京市诚辉律师事务所11430专利代理师岳东升(51)Int.Cl.H01M10/63(2014.01)H01M10/625(2014.01)H01M10/613(2014.01)H01M10/44(2006.01)H01M10/657(2014.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种适用于极寒环境快速冷起动的电池加热控制方法(57)摘要本发明提供了一种适用于极寒环境快速冷起动的电池加热控制方法，可针对野外极寒等的极端条件灵活地构建具备加热与充电功能的系统，提供车载电源、移动电源以及固定电源三种工作模式并分别执行对系统内部电池、车上外部电池加热与充电以及结合起动发电机快速起动车辆的多种控制方式。相对于现有技术，本发明在快速的电池升温与车辆起动的基础上，使系统结构与控制策略的复杂程度都得以显著降低，且针对各模式设计了能够实时调节加热电流幅值与频率、充电电压与电流的闭环控制策略，可以达到加热效率与均匀性更高以及有效降低电池低温损伤等的诸多有益效果。CN115939599ACN115939599A权利要求书1/2页1.一种适用于极寒环境快速冷起动的电池加热控制方法，其特征在于：针对车载电源、移动电源以及固定电源三种工作模式分别执行相应的控制；首先搭建包括以下模块的控制系统：内部电池E1、内部电池E2、3组桥臂、支撑电容、3个电感、直流母线、外部电池以及AC/DC模块；对于任意工作模式，均采用6个功率开关管组成所述3组桥臂由，每两个功率开关管构成一个桥臂，每个桥臂的中性点作为交流侧分别与一个电感的一端以及一个电流传感器连接；每个桥臂的两端分别为与直流母线两侧连接；对于车载电源模式，使用车上起动发电机的线圈绕组及驱动模块中的开关元件作为所述电感与桥臂，并使E1、E2的中性点与电机的中性点通过开关相接；对于移动电源模式与固定电源模式，将车上的起动电池作为所述外部电池，与支撑电容一起接入控制系统，外部电池的一端与其中一个电感的另一端连接，外部电池的另一端与直流母线负线连接，直流母线的正线悬空；所述支撑电容两端分别与直流母线两侧连接；移动电源模式中，将其余两个电感的另一端分别与内部电池E1与内部电池E2的两端连接，内部电池E1和E2的负端连接直流母线的非悬空侧；固定电源模式中使其余两个电感则不接入系统，由所述AC/DC模块取代所述内部电池E1和E2与直流母线的两侧建立连接；控制系统搭建完成后针对各工作模式的极寒环境冷起动，基于PWM调制分别执行以下控制：车载电源模式中，控制各功率开关管的通断配合来切换系统回路中的电流方向，使内部电池E1和E2与各电感相互授受电力，执行交流加热循环；当内部电池温度与电量均满足起动条件时，使控制系统工作在逆变模式驱动起动发电机带动发动机起动；待发动机转速稳定后，控制系统转入整流模式对内部电池充电；移动电源模式中，首先判断是否需要对内部电池加热，如需要加热则控制各功率开关管的通断配合来切换系统回路中的电流方向，使内部电池E1和E2与各电感相互授受电力，执行交流加热循环达到预定温度；如果不需要先对内部电池加热或已完成内部电池加热，控制系统回路中的电流方向使内部电池E1和E2、各电感、支撑电容以及所述外部电池相互授受电力，执行交流加热循环使外部电池升温；当外部电池达到预定温度的基础上，判断是否需要对外部电池充电，如果需要则通过功率开关管的通断配合使内部电池E1和E2、相应桥臂及电感构成直流充电电路，并对外部电池进行充电；固定电源模式中，首先判断是否需要对外部电池加热，如需要加热则控制各功率开关管的通断配合选择一个桥臂工作，使外部电池及其连接的电感相互授受电力执行交流加热循环；当外部电池达到预定温度的基础上，判断是否需要对外部电池充电，如果需要则利用经AC/DC模块输入的工频交流电对外部电池进行充电。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在车载电源模式的所述PWM调制过程中实时采集内部电池E1和E2的温度及荷电状态，计算最优的交流加热电流幅值与频率，对所述参考电流与采集的起动发电机三相电流之间的幅值与相位误差执行跟踪，提供PWM调制的参考电压，通过控制三个桥臂的上下开关管同步导通或关断，实现调节电流的幅值与相位，进而实现交流加热且无电机输出扭矩，使内部电池E1和E2升温至预定温度。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：移动电源模式的所述PWM调