CN107039708A - 一种锂离子电池组低温自加热方法 - Google Patents

一种锂离子电池组低温自加热方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107039708A
CN107039708A CN201611071787.6A CN201611071787A CN107039708A CN 107039708 A CN107039708 A CN 107039708A CN 201611071787 A CN201611071787 A CN 201611071787A CN 107039708 A CN107039708 A CN 107039708A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
low temperature
heating
ion batteries
self
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201611071787.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107039708B (zh
Inventor
龚敏明
阮海军
姜久春
孙丙香
李雪飞
张维戈
吴健
王占国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jiaotong University
CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Original Assignee
Beijing Jiaotong University
CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Jiaotong University, CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd filed Critical Beijing Jiaotong University
Priority to CN201611071787.6A priority Critical patent/CN107039708B/zh
Publication of CN107039708A publication Critical patent/CN107039708A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107039708B publication Critical patent/CN107039708B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4815—Resonant converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池组低温自加热方法，基于对电池寿命影响最小的原则确定兼顾电池老化状态和SOC的最优加热频率范围；设计串联谐振式逆变电路，探索最优的控制策略使逆变电路在电池侧输出目标频率和目标幅值的正弦交流电流；利用谐振式逆变电路输出的正弦交流电流对电池组进行低温自加热，随着电池温度升高，电池内阻逐渐减小，谐振式逆变电路自适应地增大输出电流幅值，增大电池组加热速率，快速将电池组升高到目标温度。本发明具有对低温下锂离子电池组自加热速率快、低温性能改善明显、自加热效率高、对锂离子电池使用寿命无影响和加热温度均匀性好等效果，将促进电动汽车在寒冷地区的推广应用。

Description

一种锂离子电池组低温自加热方法
技术领域
本发明涉及电池组加热技术领域，具体说是一种锂离子电池组低温自加热方法，尤指对锂离子电池寿命无影响的锂离子电池组的高效、可靠的低温自加热方法。
背景技术
能源紧缺和环境污染的双重压力助推了电动汽车的快速发展，锂离子电池以单体电压高、能量密度高、寿命长、无记忆效应、无污染等优点，成为电动汽车动力驱动的首选电池。
然而，低温下锂离子电池由于电池内部化学反应动力学、扩散动力学明显迟滞缓慢，内阻成十倍地增大，导致锂离子电池在寒冷环境中能量转换效率严重下降，电动汽车的续驶里程和脉冲输出功率大幅下降。此外，低温下锂离子电池充电非常困难，更严重的是，由于副反应导致负极形成锂金属沉积(析锂)而不是锂离子嵌入负极。析锂会加速电池衰退，锂金属还有可能刺破隔膜引起锂离子电池内部短路造成安全危害，如热失控。低温下锂离子电池性能严重下降，影响了用户使用电动汽车时的便利性、经济性和安全性，极大地限制了电动汽车在寒冷环境的推广使用。
因此，对电动汽车电池组进行加热成为十分重要的课题，外部加热易在锂离子电池包中形成温度梯度，导致电池组内温度分布不一致，会使某过热点加速老化，而且大多数能量被耗散了，能量利用效率极低。
直流电流内部加热，由于施加的直流电流的时间长度和幅度的限制，直流电流内部加热会限制产热速率和加热效率，导致加热速率慢、效率低。
现有的交流电流内部加热方法，仅是针对单体锂离子电池，鲜有针对电池组的，因此开发锂离子电池组的低温自加热方法对寒冷环境下电动汽车的推广使用具有重大意义。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种锂离子电池组低温自加热方法，能够改善现有技术中难以实现电池组加热或电池组加热效率低、成本高等问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种锂离子电池组低温自加热方法，包括如下步骤：
S1、测试低温下不同老化状态电池的EIS，确定不同老化状态电池的最优加热频率的范围；
S2、测试低温下不同荷电状态(SOC)电池的EIS，确定不同SOC电池的最优加热频率的范围；
S3、确定兼顾电池老化状态和电池SOC的最优加热频率的范围；
S4、考虑电路效率、控制复杂度和可靠性因素，对正弦交流电流发生电路进行选型，确定为串联谐振式逆变电路；
S5、根据最优加热频率范围和自加热时间的要求，选择正弦交流电流的频率和幅值，据此设计串联谐振式逆变电路的主电路，确定各器件参数和开关管型号；
S6、设计串联谐振式逆变电路的控制电路，对串联谐振式逆变电路进行控制，保证电池侧输出目标频率和目标幅值的正弦交流电流；
S7、利用串联谐振式逆变电路输出的正弦交流电流对电池组进行低温自加热；
S8、当电池组温度达到目标温度时，封锁开关管脉冲，禁止正弦交流电流输出。
在上述技术方案的基础上，步骤S5中，所述串联谐振式逆变电路的开关管在零电流时关断与开通，开关损耗接近于0。
在上述技术方案的基础上，所述开关管包括IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4。
在上述技术方案的基础上，步骤S5中所述主电路包括：IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、电力电容、电感、等效电阻和接触器；所述锂离子电池组的正极与接触器连接，接触器分别与IGBT1的集电极和IGBT 2的集电极连接，所述电感的一端分别连接IGBT2的发射极和IGBT4的集电极，另一端与电力电容的一端连接，所述电力电容的另一端分别与IGBT1的发射极和IGBT3的集电极连接，所述等效电阻的一端分别与IGBT3的发射极和IGBT4的发射极连接，另一端与锂离子电池组的负极连接。
在上述技术方案的基础上，所述等效电阻为锂离子电池组内阻、开关管内阻、电感内阻、电力电容内阻、接触器内阻及线路内阻的总和。
在上述技术方案的基础上，所述接触器用于控制电源的接入与切除。
在上述技术方案的基础上，步骤S6中所述控制电路包括：DSP微控制器、信号检测电路、驱动电路及保护电路。
在上述技术方案的基础上，步骤S7中，低温自加热过程中，随着电池温度升高，电池内阻逐渐减小，串联谐振式逆变电路自适应地增大正弦交流电流的幅值，电池组加热速率加快。
在上述技术方案的基础上，所述锂离子电池包括锰酸锂动力电池、钴酸锂动力电池、钛酸锂动力电池、磷酸铁锂动力电池和三元材料动力电池等动力电池。
有益效果：
1、本发明所述的锂离子电池组低温自加热方法，具有对低温下锂离子电池组自加热速率快、低温性能改善明显、自加热效率高、对锂离子电池使用寿命无影响和加热温度均匀性好等效果；
2、选择最佳产热频率，产热速率最快，自加热时间明显缩短；
3、基于不同老化状态和荷电状态下的EIS确定兼顾电池老化状态和电池SOC的最优加热频率范围；
4、设计的串联谐振式逆变电路，开关损耗基本为0，电池组自加热装置效率高；
5、自加热后锂离子电池的内阻大幅度减小，串联谐振式逆变电路能够自适应地增大正弦交流电流的幅值，以快速提高电池温度；
6、该方法以影响锂离子电池使用寿命的极化电压作为限制条件，选择最佳产热频率，从而在快速地加热锂离子电池的基础上，实现最大限度地减小对锂离子电池使用寿命影响的目标；
7、该加热方法从锂离子电池内部自加热，锂离子电池内部温度均匀性好。
附图说明
本发明有如下附图：
图1是-20℃下35Ah电池不同老化状态的EIS图；
图2是-20℃下35Ah电池不同SOC的EIS图；
图3是-20℃下不同老化状态的35Ah电池的产热率及电流倍率图；
图4是-20℃下不同SOC的35Ah电池的产热率及电流倍率图；
图5是串联谐振式逆变电路示意图；
图6是串联谐振式逆变电路的电池侧电流、电感电流和电池电压图；
图7是加热过程中电池温升图；
图8是电池组低温自加热方法的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种锂离子电池组低温自加热方法，包括如下步骤：
S1、测试低温下不同老化状态电池的EIS，确定不同老化状态电池的最优加热频率的范围；
S2、测试低温下不同荷电状态(SOC)电池的EIS，确定不同SOC电池的最优加热频率的范围；
S3、确定兼顾电池老化状态和电池SOC的最优加热频率的范围；
S4、考虑电路效率、控制复杂度和可靠性因素，对正弦交流电流发生电路进行选型，确定为串联谐振式逆变电路；
S5、根据最优加热频率范围和自加热时间的要求，选择正弦交流电流的频率和幅值，据此设计串联谐振式逆变电路的主电路，确定各器件参数和开关管型号；
S6、设计串联谐振式逆变电路的控制电路，对串联谐振式逆变电路进行控制，保证电池侧输出目标频率和目标幅值的正弦交流电流；
S7、利用串联谐振式逆变电路输出的正弦交流电流对电池组进行低温自加热；
S8、当电池组温度达到目标温度时，封锁开关管脉冲，禁止正弦交流电流输出。
在上述技术方案的基础上，步骤S5中，所述串联谐振式逆变电路的开关管在零电流时关断与开通，开关损耗接近于0。
在上述技术方案的基础上，所述开关管包括IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4。
在上述技术方案的基础上，步骤S5中所述主电路包括：IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、电力电容、电感、等效电阻和接触器；所述锂离子电池组的正极与接触器连接，接触器分别与IGBT1的集电极和IGBT 2的集电极连接，所述电感的一端分别连接IGBT2的发射极和IGBT4的集电极，另一端与电力电容的一端连接，所述电力电容的另一端分别与IGBT1的发射极和IGBT3的集电极连接，所述等效电阻的一端分别与IGBT3的发射极和IGBT4的发射极连接，另一端与锂离子电池组的负极连接。
在上述技术方案的基础上，所述等效电阻为锂离子电池组内阻、开关管内阻、电感内阻、电力电容内阻、接触器内阻及线路内阻的总和。
在上述技术方案的基础上，所述接触器用于控制电源的接入与切除。
在上述技术方案的基础上，步骤S6中所述控制电路包括：DSP微控制器、信号检测电路、驱动电路及保护电路。
在上述技术方案的基础上，步骤S7中，低温自加热过程中，随着电池温度升高，电池内阻逐渐减小，串联谐振式逆变电路自适应地增大正弦交流电流的幅值，电池组加热速率加快。
在上述技术方案的基础上，所述锂离子电池包括锰酸锂动力电池、钴酸锂动力电池、钛酸锂动力电池、磷酸铁锂动力电池和三元材料动力电池等动力电池。
以下具体实施例以三元-锰酸锂混合材料动力电池为例进行说明。
在电池的充放电过程中电池存在极化电压，极化电压用于描述电池中的物理和化学过程，是由电解液中和电极材料固相中的物质运输限制、固相间的接触阻碍和迟滞的电化学反应引起的。低温下电池阻抗明显增大，如图1是-20℃下35Ah三元-锰酸锂混合材料锂离子动力电池在不同老化状态时的EIS图，由图1可以看出，电池阻抗与电池老化并没有明显的关系。图2是-20℃下35Ah三元-锰酸锂混合材料锂离子动力电池在不同SOC时的EIS图，由图2可以看出，SOC越低电池阻抗越大。
为了达到低温下快速加热电池的目的，总是期望获得较大的超电势和电流。极化电压幅值越大，电流就越大，在加热过程中，内部产热速率就越大，相应地加热时间就越短。但是，过大的极化电压可能导致不利情形，如电池端电压超出安全电压阈值造成过充或过放，这将会引发电池副反应，造成锂离子在负极表面沉积形成锂枝晶或者导致电池内部活性材料损失，这将会加速电池寿命的衰退。因此，恒定的交流极化电压是实现快速加热的优选方案，可有效地防止电池端电压超过安全电压阈值，进而可根据电池阻抗相应地实时计算最大的交流电流幅值。
当电池施加正弦交流电流时，只有不可逆热需要考虑，包括欧姆极化热、电化学极化热和扩散极化热，在一个正弦交流电流周期内不可逆热几乎为0可忽略不计，不可逆热Q可表示为
其中，ΔV为正弦交流极化电压的峰值，w为角频率，Re＝f(w)表示实部阻抗与角频率的函数关系，Z＝g(w)表示电池总阻抗与角频率的函数关系，I为正弦交流电流幅值。
根据(1)式就可得到电池产热率与频率的关系，极化电压越大，在同样的阻抗下，电流将越大，电池的产热量也越大，而且产热率随着极化电压的增大以平方的关系增大；在一定的频率范围内，产热率随频率的增大而增加；高于一定的频率后，产热率随频率的增大而降低，因此存在加热速率最快的最优频率。
对EIS中的电池总阻抗和实部阻抗构建与角频率w的函数关系g(w)和f(w)，在MATLAB(矩阵实验室)数学计算软件中计算在极化电压一定的情况下的产热率随频率的关系。当极化电压为0.1V时，不同老化状态的电池在不同频率的产热率和电流倍率如图3，低频区虽然阻抗很大，但电流较小，产热率较低；产热率最大的频率点附近，电池容量越大，电池阻抗越小，电流越大，产热率越大；不同SOC的电池在不同频率的产热率和电流倍率如图4，产热率最大的频率点附近，随着SOC的增大，通过电池的电流越小，产热率越小。
表1为不同衰退容量和不同SOC的最大产热分析，随着电池的老化，最大产热点的频率逐渐增大；随着SOC的增大，最大产热点的频率逐渐增大。通过实验测试可知，不管电池衰退多少，无论电池组的各电池SOC相差多大，都存在一个共同的产热大于90％的频率范围，在该频率范围内选择一个频率就可以实现对电池组的快速加热。也就是说电池组的最优加热频率与电池的老化状态、SOC相关性较小，从而确定兼顾电池老化状态和电池SOC的最优加热频率范围。
表1不同衰退容量和不同SOC电池的最大产热分析
为了将电池组在20min内从-20℃升高到5℃，应当设计频率为1kHz、峰值为220A的正弦交流电流，自加热过程存在以下特点：
(1)电流较大，应尽量减少自加热装置(串联谐振式逆变电路)的内阻，以降低损耗，提高效率；
(2)电池组的最优加热频率随电池的老化状态和SOC变化不大；
(3)随着温度升高，逐渐增大电流幅值。
全桥逆变电路输出的正弦交流电流幅值、频率可调，但电池组的最优加热频率随电池的老化状态和SOC变化不大；串联谐振式逆变电路输出的电流幅值和频率不可调，由电路中电感、电力电容和等效内阻决定，串联谐振式逆变电路有以下优点：
(1)电路开关频率低，开关频率为正弦交流电流频率的一半；
(2)电路开关损耗小，可以保证在零电流时开关，是天然的软开关；
(3)控制简单，只需输出互补脉冲；
(4)不需要外部电源激励；
(5)随着温度升高，电池内阻减小，电流幅值逐渐增大；
根据自加热的实际需求，选择串联谐振式逆变电路，如图5。容易知道，当系统总内阻满足时，LC串联谐振式逆变电路产生振荡放电过程，Ro为总内阻，L为电感，C为电容。根据目标电流，选择16.887uH的电感，最大电流300A；选择电容最大耐压500V，电容值为500uF，将三个电容并联得到1500uF的双极性电容；使用IPM模块(智能功率模块)作为开关管，开关频率控制为500Hz。
串联谐振式逆变电路中的电感电流、电池电流及电池电压如图6，电池电流峰值为324A，谷值为-196A，电流振荡周期为T＝0.000966s，频率为1035Hz，符合设计目标。
用串联谐振式逆变电路输出的正弦交流电流对6串电池组进行加热，加热过程中电池温度变化如图7，可在25分钟内将6串电池组从-20℃加热到5℃。
综上所述，该锂离子电池组自加热方法可实现在25min将电池组从-20℃加热到5℃，自加热后电池性能将明显改善，为解决低温充电难问题提供了工程实现的可能；电池组自加热过程表明该自加热方法不仅能够快速地自加热电池到适宜工作的温度，为实现低温下无寿命影响的快速充电提供了可能，而且说明了自加热装置(串联谐振式逆变电路)工作的高效性、可靠性，将促进电动汽车在寒冷地区的推广应用。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种锂离子电池组低温自加热方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、测试低温下不同老化状态电池的EIS，确定不同老化状态电池的最优加热频率的范围；
S2、测试低温下不同荷电状态电池的EIS，确定不同荷电状态电池的最优加热频率的范围；
S3、确定兼顾电池老化状态和电池荷电状态的最优加热频率的范围；
S4、考虑电路效率、控制复杂度和可靠性因素，对正弦交流电流发生电路进行选型，确定为串联谐振式逆变电路；
S5、根据最优加热频率范围和自加热时间的要求，选择正弦交流电流的频率和幅值，据此设计串联谐振式逆变电路的主电路，确定各器件参数和开关管型号；
S6、设计串联谐振式逆变电路的控制电路，对串联谐振式逆变电路进行控制，保证电池侧输出目标频率和目标幅值的正弦交流电流；
S7、利用串联谐振式逆变电路输出的正弦交流电流对电池组进行低温自加热；
S8、当电池组温度达到目标温度时，封锁开关管脉冲，禁止正弦交流电流输出。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池组低温自加热方法，其特征在于：步骤S5中，所述串联谐振式逆变电路的开关管在零电流时关断与开通。
3.如权利要求1所述的一种锂离子电池组低温自加热方法，其特征在于：所述开关管包括IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4。
4.如权利要求3所述的一种锂离子电池组低温自加热方法，其特征在于：步骤S5中所述主电路包括：IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、电力电容、电感、等效电阻和接触器；所述锂离子电池组的正极与接触器连接，接触器分别与IGBT1的集电极和IGBT2的集电极连接，所述电感的一端分别连接IGBT2的发射极和IGBT4的集电极，另一端与电力电容的一端连接，所述电力电容的另一端分别与IGBT1的发射极和IGBT3的集电极连接，所述等效电阻的一端分别与IGBT3的发射极和IGBT4的发射极连接，另一端与锂离子电池组的负极连接。
5.如权利要求4所述的一种锂离子电池组低温自加热方法，其特征在于：所述等效电阻为锂离子电池组内阻、开关管内阻、电感内阻、电力电容内阻、接触器内阻及线路内阻的总和。
6.如权利要求4所述的一种锂离子电池组低温自加热方法，其特征在于：所述接触器用于控制电源的接入与切除。
7.如权利要求1所述的一种锂离子电池组低温自加热方法，其特征在于：步骤S6中所述控制电路包括：DSP微控制器、信号检测电路、驱动电路及保护电路。
8.如权利要求1所述的一种锂离子电池组低温自加热方法，其特征在于：步骤S7中，低温自加热过程中，随着电池温度升高，电池内阻逐渐减小，串联谐振式逆变电路自适应地增大正弦交流电流的幅值，电池组加热速率加快。
9.如权利要求1-8任一权利要求所述的一种锂离子电池组低温自加热方法，其特征在于：所述锂离子电池包括锰酸锂动力电池、钴酸锂动力电池、钛酸锂动力电池、磷酸铁锂动力电池或三元材料动力电池。
CN201611071787.6A 2016-11-29 2016-11-29 一种锂离子电池组低温自加热方法 Active CN107039708B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611071787.6A CN107039708B (zh) 2016-11-29 2016-11-29 一种锂离子电池组低温自加热方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611071787.6A CN107039708B (zh) 2016-11-29 2016-11-29 一种锂离子电池组低温自加热方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107039708A true CN107039708A (zh) 2017-08-11
CN107039708B CN107039708B (zh) 2019-08-02

Family

ID=59530400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611071787.6A Active CN107039708B (zh) 2016-11-29 2016-11-29 一种锂离子电池组低温自加热方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107039708B (zh)

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107845840A (zh) * 2017-12-07 2018-03-27 上汽大众汽车有限公司 电池加热电路
CN107994299A (zh) * 2017-12-07 2018-05-04 山东大学 车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路及其应用
CN108595729A (zh) * 2018-01-08 2018-09-28 北京理工大学 一种基于bv方程的动力电池智能自调节加热电流计算方法、电池加热方法和电池管理系统
CN109449541A (zh) * 2018-09-26 2019-03-08 北京交通大学 锂离子电池变频变幅交流低温自加热方法
CN109786897A (zh) * 2019-03-25 2019-05-21 哈尔滨理工大学 一种基于温度变化的锂离子电池交变激励低温加热方法
CN109950660A (zh) * 2019-03-25 2019-06-28 清华大学 三元锂离子动力电池利用自身储能激励预热的方法
CN110970691A (zh) * 2019-05-28 2020-04-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 可充电电池的加热方法、控制单元及加热电路
CN111355434A (zh) * 2018-12-21 2020-06-30 比亚迪股份有限公司 电机控制电路、车辆及其加热方法
CN111391710A (zh) * 2020-06-04 2020-07-10 比亚迪股份有限公司 车辆工作模式切换控制方法、装置和车辆
CN112186830A (zh) * 2020-08-31 2021-01-05 傲普(上海)新能源有限公司 一种提高锂电池在低温下性能的方法
CN112216908A (zh) * 2020-11-13 2021-01-12 东风柳州汽车有限公司 一种锂离子电池包自加热方法及系统
CN112420389A (zh) * 2020-11-09 2021-02-26 安徽富航电子科技发展有限公司 一种层叠式云母电容器及其生产工艺
CN112736327A (zh) * 2021-01-11 2021-04-30 河北工业大学 一种基于lc谐振的低温电池组件加热装置
CN112883596A (zh) * 2021-04-28 2021-06-01 东南大学 低温下电池储能系统高效率工作方法
CN113162141A (zh) * 2021-03-17 2021-07-23 北京理工大学 一种适用于低温环境的锂电池便携式安全充电系统及方法
CN113346164A (zh) * 2021-05-20 2021-09-03 山东大学 寒区电动汽车动力电池智能柔性预热方法及系统
CN113540620A (zh) * 2021-07-07 2021-10-22 恒大恒驰新能源汽车研究院(上海)有限公司 电动汽车电池加热方法、电子设备及存储介质
CN113540621A (zh) * 2021-07-20 2021-10-22 福建工程学院 一种正弦交流的锂电池低温自加热装置及方法
CN113650486A (zh) * 2021-09-03 2021-11-16 恒大恒驰新能源汽车研究院(上海)有限公司 一种车辆电池自加热方法及装置
CN113782873A (zh) * 2021-11-15 2021-12-10 蜂巢能源科技有限公司 一种电池组件的加热电路以及用于加热电路的加热方法
CN113904025A (zh) * 2020-06-22 2022-01-07 比亚迪股份有限公司 动力电池自加热控制方法、系统以及汽车
CN113904026A (zh) * 2020-06-22 2022-01-07 比亚迪股份有限公司 动力电池自加热控制方法、系统以及汽车
CN114062949A (zh) * 2020-07-29 2022-02-18 比亚迪股份有限公司 电池荷电状态估计方法、装置及设备
CN114069102A (zh) * 2020-07-31 2022-02-18 比亚迪股份有限公司 一种动力电池的自加热方法、装置、系统及电动车辆
CN114335812A (zh) * 2020-09-30 2022-04-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于电池自加热的结构
CN114388941A (zh) * 2022-01-14 2022-04-22 中国人民解放军国防科技大学 一种电池低温无损交流自加热的参数选取方法及装置
CN115224397A (zh) * 2022-08-26 2022-10-21 阿维塔科技(重庆)有限公司 一种电池包自加热电路及汽车

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09259937A (ja) * 1996-03-22 1997-10-03 Mitsubishi Chem Corp 二次電池の予熱方法および予熱装置
JP2011138672A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Panasonic Corp 電池システム加熱方法
CN203722291U (zh) * 2014-01-09 2014-07-16 同济大学 一种升压式动力电池模块交流电低温加热电路
CN105680114A (zh) * 2016-01-07 2016-06-15 北京北交新能科技有限公司 一种锂离子电池的低温快速自加热方法
CN106025443A (zh) * 2016-07-25 2016-10-12 北京理工大学 一种基于lc谐振进行加热的电源系统及车辆

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09259937A (ja) * 1996-03-22 1997-10-03 Mitsubishi Chem Corp 二次電池の予熱方法および予熱装置
JP2011138672A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Panasonic Corp 電池システム加熱方法
CN203722291U (zh) * 2014-01-09 2014-07-16 同济大学 一种升压式动力电池模块交流电低温加热电路
CN105680114A (zh) * 2016-01-07 2016-06-15 北京北交新能科技有限公司 一种锂离子电池的低温快速自加热方法
CN106025443A (zh) * 2016-07-25 2016-10-12 北京理工大学 一种基于lc谐振进行加热的电源系统及车辆

Cited By (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107994299A (zh) * 2017-12-07 2018-05-04 山东大学 车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路及其应用
CN107845840A (zh) * 2017-12-07 2018-03-27 上汽大众汽车有限公司 电池加热电路
CN108595729A (zh) * 2018-01-08 2018-09-28 北京理工大学 一种基于bv方程的动力电池智能自调节加热电流计算方法、电池加热方法和电池管理系统
CN109449541A (zh) * 2018-09-26 2019-03-08 北京交通大学 锂离子电池变频变幅交流低温自加热方法
CN111355434A (zh) * 2018-12-21 2020-06-30 比亚迪股份有限公司 电机控制电路、车辆及其加热方法
CN111355434B (zh) * 2018-12-21 2021-06-18 比亚迪股份有限公司 电机控制电路、车辆及其加热方法
CN109950660B (zh) * 2019-03-25 2022-01-18 清华大学 三元锂离子动力电池利用自身储能激励预热的方法
CN109786897A (zh) * 2019-03-25 2019-05-21 哈尔滨理工大学 一种基于温度变化的锂离子电池交变激励低温加热方法
CN109950660A (zh) * 2019-03-25 2019-06-28 清华大学 三元锂离子动力电池利用自身储能激励预热的方法
CN109786897B (zh) * 2019-03-25 2021-12-03 哈尔滨理工大学 一种基于温度变化的锂离子电池交变激励低温加热方法
US11515588B2 (en) 2019-05-28 2022-11-29 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Heating method for rechargeable battery, control unit and heating circuit
JP2020194766A (ja) * 2019-05-28 2020-12-03 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｉｍｉｔｅｄ 充電式電池の加熱方法、制御ユニット及び加熱回路
CN110970691B (zh) * 2019-05-28 2021-10-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 可充电电池的加热方法、控制单元及加热电路
WO2020238468A1 (zh) * 2019-05-28 2020-12-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 可充电电池的加热方法、控制单元及加热电路
CN110970691A (zh) * 2019-05-28 2020-04-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 可充电电池的加热方法、控制单元及加热电路
CN111391710B (zh) * 2020-06-04 2020-10-23 比亚迪股份有限公司 车辆工作模式切换控制方法、装置和车辆
CN111391710A (zh) * 2020-06-04 2020-07-10 比亚迪股份有限公司 车辆工作模式切换控制方法、装置和车辆
CN113904026A (zh) * 2020-06-22 2022-01-07 比亚迪股份有限公司 动力电池自加热控制方法、系统以及汽车
CN113904025A (zh) * 2020-06-22 2022-01-07 比亚迪股份有限公司 动力电池自加热控制方法、系统以及汽车
CN114062949B (zh) * 2020-07-29 2023-03-24 比亚迪股份有限公司 电池荷电状态估计方法、装置及设备
CN114062949A (zh) * 2020-07-29 2022-02-18 比亚迪股份有限公司 电池荷电状态估计方法、装置及设备
CN114069102A (zh) * 2020-07-31 2022-02-18 比亚迪股份有限公司 一种动力电池的自加热方法、装置、系统及电动车辆
CN112186830A (zh) * 2020-08-31 2021-01-05 傲普(上海)新能源有限公司 一种提高锂电池在低温下性能的方法
CN114335812A (zh) * 2020-09-30 2022-04-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于电池自加热的结构
CN114335812B (zh) * 2020-09-30 2024-05-14 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于电池自加热的结构
CN112420389A (zh) * 2020-11-09 2021-02-26 安徽富航电子科技发展有限公司 一种层叠式云母电容器及其生产工艺
CN112216908A (zh) * 2020-11-13 2021-01-12 东风柳州汽车有限公司 一种锂离子电池包自加热方法及系统
CN112736327A (zh) * 2021-01-11 2021-04-30 河北工业大学 一种基于lc谐振的低温电池组件加热装置
CN113162141B (zh) * 2021-03-17 2022-10-21 北京理工大学 一种适用于低温环境的锂电池便携式安全充电系统及方法
CN113162141A (zh) * 2021-03-17 2021-07-23 北京理工大学 一种适用于低温环境的锂电池便携式安全充电系统及方法
US11611102B2 (en) 2021-04-28 2023-03-21 Southeast University High-efficiency working method for battery energy storage system at low temperature
CN112883596B (zh) * 2021-04-28 2021-09-28 东南大学 低温下电池储能系统高效率工作方法
CN112883596A (zh) * 2021-04-28 2021-06-01 东南大学 低温下电池储能系统高效率工作方法
CN113346164A (zh) * 2021-05-20 2021-09-03 山东大学 寒区电动汽车动力电池智能柔性预热方法及系统
CN113346164B (zh) * 2021-05-20 2022-05-31 山东大学 寒区电动汽车动力电池智能柔性预热方法及系统
CN113540620A (zh) * 2021-07-07 2021-10-22 恒大恒驰新能源汽车研究院(上海)有限公司 电动汽车电池加热方法、电子设备及存储介质
CN113540621A (zh) * 2021-07-20 2021-10-22 福建工程学院 一种正弦交流的锂电池低温自加热装置及方法
CN113650486A (zh) * 2021-09-03 2021-11-16 恒大恒驰新能源汽车研究院(上海)有限公司 一种车辆电池自加热方法及装置
CN113782873A (zh) * 2021-11-15 2021-12-10 蜂巢能源科技有限公司 一种电池组件的加热电路以及用于加热电路的加热方法
WO2023082475A1 (zh) * 2021-11-15 2023-05-19 蜂巢能源科技股份有限公司 一种电池组件的加热电路以及用于加热电路的加热方法
CN114388941A (zh) * 2022-01-14 2022-04-22 中国人民解放军国防科技大学 一种电池低温无损交流自加热的参数选取方法及装置
CN114388941B (zh) * 2022-01-14 2024-05-10 中国人民解放军国防科技大学 一种电池低温无损交流自加热的参数选取方法及装置
CN115224397A (zh) * 2022-08-26 2022-10-21 阿维塔科技(重庆)有限公司 一种电池包自加热电路及汽车
CN115224397B (zh) * 2022-08-26 2023-12-15 阿维塔科技(重庆)有限公司 一种电池包自加热电路及汽车

Also Published As

Publication number Publication date
CN107039708B (zh) 2019-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107039708B (zh) 一种锂离子电池组低温自加热方法
CN105680114B (zh) 一种锂离子电池的低温快速自加热方法
Chen et al. Sinusoidal-ripple-current charging strategy and optimal charging frequency study for Li-ion batteries
CN103825060B (zh) 电池的低温预热与充电方法
Chen et al. Improvement of Li-ion battery discharging performance by pulse and sinusoidal current strategies
CN109449541A (zh) 锂离子电池变频变幅交流低温自加热方法
CN109786878A (zh) 一种电动汽车动力电池充电/加热控制方法
US20140285135A1 (en) Systems for heating a battery and processes thereof
CN109950660B (zh) 三元锂离子动力电池利用自身储能激励预热的方法
CN104410133A (zh) 基于Buck-Boost变换和双向LC谐振变换的均衡电路及实现方法
CN109659637A (zh) 交直流叠加的锂离子电池低温充电方法
CN206878144U (zh) 动力电池交流充放电低温加热系统
CN103532197A (zh) 基于升压变换和软开关的动力电池组均衡电路及实现方法
CN107994299A (zh) 车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路及其应用
CN109904540B (zh) 一种用于磷酸铁锂动力电池的低温交变激励预热方法
CN102355031A (zh) 一种磷酸铁锂动力电池组主动均衡充电方法及装置
CN204304528U (zh) 基于Buck-Boost变换和双向LC谐振变换的均衡电路
CN103956801A (zh) 一种基于LC谐振变换的Pack to Cell均衡电路及实现方法
CN107719175A (zh) 基于充电站用大功率dc/dc电源的检测方法和充放电系统
CN206364156U (zh) 一种高能量密度的锂离子电池组加热系统
CN104242381A (zh) 一种基于电动汽车智能充电系统的充电方法
CN108321465A (zh) 基于电容器的电池内部交流加热电路、系统及方法
Ha et al. Frequency-variable resonant self-heating technique for lithium-ion batteries at low temperature
CN206517117U (zh) 一种基于多绕组变压器的电池组均衡器模块化系统
Huang et al. A fast energy-efficient pulse preheating strategy for Li-Ion battery at subzero temperatures

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant