一種電動車動力電池組低溫快速加熱系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于汽車電子技術領域，涉及一種電動車動力電池組低溫快速加熱系統；特別適用于純電動乘用車的電池組加熱。
【背景技術】
[0002]隨著新能源車的發展，鋰電池動力電池組使用范圍越來越廣，電池組在使用過程中難免會遇到低溫環境。在低溫下，鋰電池的充放電性能仍存在較大問題，這對新能源車的使用影響較大。所以低溫環境下電池組的加熱功能顯得尤為重要。
[0003]已有的鋰電池加熱系統大多是通過給鋰電池裝上一個加熱膜或加熱器，在低溫時啟動加熱裝置，先加熱電池的外部，進而熱量再傳遞到電池的內部，從外向內加熱動力電池組。這種外加負載的加熱方式需要使環境升溫，進而對電池加熱；即使外部的溫度達到電池正常工作的溫度，電池內部的溫度可能還低于正常溫度，這樣還需要對電池外部繼續加熱升溫，才能保證內部的溫度達到正常的使用條件，就更導致了加熱時間變長；在溫度很低的情況下，需要較長時間才能使電池溫度達到零上；因此存在加熱速度慢、效率低的問題，并且很難保證熱量的均勻性，可能會導致電池模塊間溫度差加大。
【發明內容】
[0004]本實用新型公開了一種電動車動力電池組低溫快速加熱系統，以解決現有技術中加熱速度慢、加熱時間長、效率低、很難保證熱量的均勻性，可能會導致電池模塊間溫度差加大等問題。
[0005]本發明一種電動車動力電池組低溫快速加熱系統，包括電池管理系統、加熱控制系統；電池管理系統包括電流電壓檢測單元和電池母線保險；電流電壓檢測單元與動力電池組的正極相連，測量動力電池組總電壓；電池管理系統對動力電池組的電壓、電流、溫度進行實時檢測，計算剩余電量，對動力電池組進行能量管理和熱量管理，同時進行短路保護，防止動力電池組因電流過大發生起火或爆炸；加熱控制系統包括控制器、兩個IGBT晶體管(IGBT晶體管也稱N溝道絕緣柵雙極晶體管)、電感、兩個二極管；第一個IGBT晶體管的集電極、第一個二極管的陰極經過母線保險與動力電池組正極連接；第一個IGBT晶體管的發射極、電感的一端和第二個二極管的陰極連接；電感的另一端、第一個二極管的陽極和第二個IGBT晶體管的集電極連接，第二個IGBT晶體管的發射極、第二個二極管的陽極經過電流電壓測量單元與動力電池組負極連接；控制器與兩個IGBT晶體管的柵極相連接；控制器、電流電壓檢測單元與低壓電源相連接，通過低壓電源供電；控制器的CAN總線接口通過CAN總線與電流電壓檢測單元的CAN總線接口連接，由CAN總線實時通訊連接；瞬間短路由控制器向兩個IGBT晶體管施加一個脈寬調制信號控制實現，控制器獲取當前動力電池組的溫度；控制器向兩個IGBT晶體管施加一個脈寬調制信號，控制器驅動兩個IGBT晶體管同時導通或斷開，控制回路中電流大小；在兩個IGBT晶體管接通的過程中將電流儲存在電感中，電流從動力電池組正極，經過母線保險、第一個IGBT晶體管、電感、第二個IGBT晶體管、電流電壓檢測單元回到動力電池組負極，此時電流上升；當兩個IGBT晶體管斷開時，電感中的電流經過第一個二極管、母線保險、動力電池組、電流電壓檢測單元和第二個二極管形成回路，電流泄放回動力電池組，此時電流下降。加熱控制系統對動力電池組進行加熱控制；動力電池組低溫快速加熱時，通過脈寬調制的方式，不斷地調整兩個IGBT晶體管的接通和斷開狀態，保證電感中的電流在低于母線保險限制的一個固定值上下波動。電流反復經過電池內阻產生熱量加熱動力電池組，實現對電池組快速加熱。
[0006]本實用新型電動車動力電池組低溫快速加熱工作原理為瞬間短路方法原理。瞬間短路時間為t，在系統中產生一個大的短路電流I，動力電池組內阻為Ri ;采用瞬間短路的方法在動力電池組內阻上會產生一個值為W=I2XRiXt的熱量，該熱量均勻的發生在每一個電池模塊的內部；瞬間短路產生一個大的電流，然后通過電池自身的內阻發熱使電池升溫。由于動力電池組是由電池模塊串聯組成，所以可以實現對每一個電池模塊均勻加熱，并且熱量產生于電池內部，自內向外擴散，從而實現快速而高效的加熱。
[0007]工作步驟如下:
[0008]加熱控制系統通過CAN通信，獲取當前動力電池組信息步驟；
[0009]當檢查動力電池組剩余電量高于正常工作的下限，并且動力電池組最低電壓高于下限時，進行動力電池組溫度檢查步驟；否則，退出動力電池組加熱過程步驟；
[0010]檢查動力電池組溫度低于正常工作溫度下限，進行動力電池組加熱過程步驟；否貝U，退出動力電池組加熱過程步驟；
[0011]進入動力電池組加熱過程步驟；
[0012]加熱過程中，檢查動力電池組剩余電量過低、電流過大或動力電池組最低模塊電壓低于下限，或者動力電池組溫度已達到大于電池工作溫度下限的一個固定值時，斷開兩個IGBT晶體管，退出動力電池組加熱過程步驟；否則，返回循環進行動力電池組加熱過程步驟；如果電流超過母線保險的限制，保險即刻熔斷，切斷回路，以防止電池出現過熱著火等安全問題。
[0013]本實用新型的積極效果在于:既可以保證大的加熱電流，又可以保證系統的可控制性；保證熱量的均勻性；采用瞬間短路的方法提高電池加熱效率，效率高、加熱速度快、加熱時間短。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型方法控制流程圖。
[0015]圖2為本實用新型加熱狀態下IGBT晶體管TUIGBT晶體管T2同時導通時電路原理圖。
[0016]圖3為本實用新型加熱狀態下IGBT晶體管TUIGBT晶體管T2同時斷開時電路原理圖。
[0017]圖中:B1動力電池組、BMS電池管理系統、TMS加熱控制系統、B2低壓電源、CVM電流電壓檢測單元、M保險、U控制器、TlIGBT晶體管、T2IGBT晶體管、L電感、Dl 二極管、D2二極管、Ri電池內阻、C集電極、E發射極、G柵極、箭頭表示回路中電流方向、SOC剩余電量。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖詳細說明本實用新型的一個實施例。
[0019]本實用新型實施例如