CN110828918B - 一种汽车动力电池的控制系统及控制方法 - Google Patents

一种汽车动力电池的控制系统及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110828918B
CN110828918B CN201911107178.5A CN201911107178A CN110828918B CN 110828918 B CN110828918 B CN 110828918B CN 201911107178 A CN201911107178 A CN 201911107178A CN 110828918 B CN110828918 B CN 110828918B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power battery
power
super capacitor
charging
bidirectional converter
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.)
Active
Application number
CN201911107178.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110828918A (zh
Inventor
倪绍勇
沙文瀚
刘琳
杭孟荀
王晓辉
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.)
Chery New Energy Automobile Co Ltd
Original Assignee
Chery New Energy Automobile 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 Chery New Energy Automobile Co Ltd filed Critical Chery New Energy Automobile Co Ltd
Priority to CN201911107178.5A priority Critical patent/CN110828918B/zh
Publication of CN110828918A publication Critical patent/CN110828918A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110828918B publication Critical patent/CN110828918B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • 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
    • H01M10/637—Control systems characterised by the use of reversible temperature-sensitive devices, e.g. NTC, PTC or bimetal devices; characterised by control of the internal current flowing through the cells, e.g. by switching
    • 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
    • H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • H01M10/667—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an electronic component, e.g. a CPU, an inverter or a capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种汽车动力电池的控制系统，包括动力电池，还包括双向变换器、超级电容，所述动力电池通过双向变换器与超级电容连接，所述双向变换器用于控制动力电池和超级电容之间的能量交换时产生的焦耳热对动力电池进行加热。本发明的优点在于：通过双向变换器的双向变换功能和超级电容低温下具有高功率密度的特性，实现动力电池反复的充放电，充放电过程都持续进行，通过电池内阻加热效率高、速度快。同时增加的超级电容可以在能量回收过程中存储电池不能回收的能量，增加能量回收率，从而增加电动汽车的续航里程。

Description

一种汽车动力电池的控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车电池技术领域，特别涉及一种电动汽车动力电池加热及能量回收的控制系统。
背景技术
电动汽车的动力部分是动力电池来提供，动力电池主要为锂电池，锂电池在低温环境下，放电和充电性能都受到限制，需要进行加热保证性能。目前使用外部对电池加热的方法有：流体循环换热、电阻丝加热、电加热膜加热等，都存在加热效率低、速度慢的问题。同时现有技术中为了增加电动车的续航里程都会对动力电池进行能量回收充电，但是现有技术的能量回收过程中存在一些条件下(如动力电池电量大于设定值时)无法进行能量回收，会造成一定的能量浪费，从而不能很好的进行能量的回收利用
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电动汽车动力电池的控制系统，用于实现高效快速的实现动力电池的加热控制，并进一步的提高能量回收能力。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种汽车动力电池的控制系统，包括动力电池，还包括双向变换器、超级电容，所述动力电池通过双向变换器与超级电容连接，所述双向变换器用于控制动力电池和超级电容之间的能量交换时产生的焦耳热对动力电池进行加热。
所述双向变换器包括控制电路、驱动电路、双向DC/DC变换电路、温度采集电路，所述温度采集电路用于采集动力电池的温度数据并将数据发送至控制电路中，所述双向DC/DC变换电路的两端分别连接动力电池和超级电容，所述控制电路通过驱动电路控制双向DC/DC变换电路的工作状态。
所述双向变换器还包括动力电池端电压采样电路、动力电池端电流采样电路、超级电容端电压采样电路、超级电容端电流采样电路，所述动力电池端电压采样电路、动力电池端电流采样电路、超级电容端电压采样电路、超级电容端电流采样电路分别连接控制电路，用于将采集的动力电池端的电压、电流数据以及超级电容端的电压电流数据发送至控制电路中。
在所述动力电池和双向变换器之间引出接线连接汽车的电驱系统，所述动力电池的正负极上设置主正继电器、主负继电器。
所述控制电路分别与动力电池电量采集模块以及电驱系统发电功率采集模块连接。
一种汽车动力电池的控制系统的控制方法，包括：获取车辆的工作状态以及动力电池的温度数据；
当车辆处于上电状态下时或者下电充电状态下时且当温度低于设定限值时，启动对动力电池的加热控制步骤：控制双向变换器工作使得动力电池和超级电容之间进行充放电产生的焦耳热对动力电池进行加热，直至温度大于设定限制时结束加热控制步骤。
在控制动力电池和超级电容之间进行充放电时，首先进入动力电池为超级电容充电步骤，并控制双向变换器处于直流转直流降压变换工作状态，充放电过程中实时检测动力电池端电压、电流、超级电容端电压、电流，当超级电容电压与动力电池电压相等时，该充电过程结束，进入超级电容放电步骤，此时控制双向变换器处于升压变换工作状态，将超级电容输出电压升压后为动力电池充电，当超级电容端电压低于设定的工作下限值时，超级电容器放电结束；
循环控制运行超级电容充电步骤、超级电容放电步骤，直至检测到的动力电池温度大于设定限制，加热控制步骤结束。
当车辆处于能量回收过程中，获取电驱系统的发电功率，当电驱系统的发电功率小于动力电池允许的最大充电功率时，控制电驱系统的发电能量全部进入动力电池；当电驱系统的发电功率大于动力电池允许的最大充电功率时，启动双向变换器工，以动力电池允许的最大充电功率对动力电池进行充电，以电驱系统的发电功率减去动力电池允许最大充电功率后的剩余充电功率通过双向变换器为超级电容充电，超级电容充满后控制双向变换器停止工作，动力电池以最大允许充电功率充电直至动力电池充满或能量回收过程结束。
在能量回收过程结束后，电驱系统进入电动模式，驱动功率为PD，控制超级电容通过双向变换器为电驱系统供电，放电功率为PDC_D，超级电容最大放电功率为双向变换器的额定功率PD_N，，动力电池的放电功率为PBAT_D；如果电驱系统驱动功率小于等于超级电容的最大放电功率PD_N，则控制超级电容通过双向变换器提供全部的驱动功率，直到超级电容能量消耗完,再转为由动力电池放电提供驱动能量；
如果电驱系统驱动功率大于超级电容的最大放电功率PD_N，则超级电容和动力电池共同提提供驱动功率，控制超级电容通过双向变换器输出功率PD_N，剩余功率控制动力电池提供，直到超级电容放电结束,关闭双向变换器，再转为由动力电池放电提供驱动能量。
当检测到超级电容的电压降低到工作下限值时，超级电容放电结束。
本发明的优点在于：通过双向变换器的双向变换功能和超级电容低温下具有高功率密度的特性，实现动力电池反复的充放电，充放电过程都持续进行，通过电池内阻加热效率高、速度快。同时增加的超级电容可以在能量回收过程中存储电池不能回收的能量，增加能量回收率，从而增加电动汽车的续航里程。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明动力电池的控制系统原理图；
图2为开关管栅极驱动波形图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1、2所示，一种汽车动力电池的控制系统，包括动力电池、双向变换器、超级电容，动力电池通过双向变换器与超级电容连接，双向变换器用于控制动力电池和超级电容之间的能量交换时产生的焦耳热对动力电池进行加热。
双向变换器包括控制电路、驱动电路、双向DC/DC变换电路、温度采集电路，温度采集电路用于采集动力电池的温度数据并将数据发送至控制电路中，双向DC/DC变换电路的两端分别连接动力电池和超级电容，控制电路通过驱动电路控制双向DC/DC变换电路的工作状态。
双向DCDC变换电路包括电容C1、C2、电感L以及开关管Q1、Q2，Q1的源极连接动力电池的正极，Q1的漏极通过电容L连接超级电容的一端，在电感L和Q1漏极之间引出接线连接Q2的源极，Q2的漏极连接动力电池负极以及超级电容的另一端。电容C1的一端连接Q1的源极，另一端连接Q2的漏极；定容C2的一端连接Q2的漏极，另一端连接在电感L和超级电容之间。
双向变换器还包括动力电池端电压采样电路、动力电池端电流采样电路、超级电容端电压采样电路、超级电容端电流采样电路，动力电池端电压采样电路、动力电池端电流采样电路、超级电容端电压采样电路、超级电容端电流采样电路分别连接控制电路，用于将采集的动力电池端的电压、电流数据以及超级电容端的电压电流数据发送至控制电路中。
在动力电池和双向变换器之间引出接线连接汽车的电驱系统，动力电池的正负极上设置主正继电器、主负继电器。动力电池的输出控制分别通过主正继电器和主负继电器来实现。控制电路分别与动力电池电量采集模块以及电驱系统发电功率采集模块连接。用于采集动力电池的电量SOC以及电驱系统的发电功率。控制电路采用电池管理控制单元来实现或新增控制器来实现。
一种汽车动力电池的控制系统的控制方法，包括：
获取车辆的工作状态以及动力电池的温度数据；
当车辆处于上电状态下时或者下电充电状态下时且当温度低于设定限值时，启动对动力电池的加热控制步骤：控制双向变换器工作使得动力电池和超级电容之间进行充放电产生的焦耳热对动力电池进行加热，直至温度大于设定限制时结束加热控制步骤。
在控制动力电池和超级电容之间进行充放电时，首先进入动力电池为超级电容充电步骤，并控制双向变换器处于直流转直流降压变换工作状态，充放电过程中实时检测动力电池端电压、电流、超级电容端电压、电流，当超级电容电压与动力电池电压相等时，该充电过程结束，进入超级电容放电步骤，此时控制双向变换器处于升压变换工作状态，将超级电容输出电压升压后为动力电池充电，当超级电容端电压低于设定的工作下限值时，超级电容器放电结束；循环控制运行超级电容充电步骤、超级电容放电步骤，直至检测到的动力电池温度大于设定限制，加热控制步骤结束。
当车辆处于能量回收过程中，获取电驱系统的发电功率，当电驱系统的发电功率小于动力电池允许的最大充电功率时，控制电驱系统的发电能量全部进入动力电池；当电驱系统的发电功率大于动力电池允许的最大充电功率时，启动双向变换器工，以动力电池允许的最大充电功率对动力电池进行充电，以电驱系统的发电功率减去动力电池允许最大充电功率后的剩余充电功率通过双向变换器为超级电容充电，超级电容充满后控制双向变换器停止工作，动力电池以最大允许充电功率充电直至动力电池充满或能量回收过程结束。在能量回收过程结束后，电驱系统进入电动模式，驱动功率为PD，控制超级电容通过双向变换器为电驱系统供电，放电功率为PDC_D，超级电容最大放电功率为双向变换器的额定功率PD_N，，动力电池的放电功率为PBAT_D；如果电驱系统驱动功率小于等于超级电容的最大放电功率PD_N，则控制超级电容通过双向变换器提供全部的驱动功率，直到超级电容能量消耗完,再转为由动力电池放电提供驱动能量；
如果电驱系统驱动功率大于超级电容的最大放电功率PD_N，则超级电容和动力电池共同提提供驱动功率，控制超级电容通过双向变换器输出功率PD_N，剩余功率控制动力电池提供，直到超级电容放电结束,关闭双向变换器，再转为由动力电池放电提供驱动能量。当检测到超级电容的电压降低到工作下限值时，超级电容放电结束。
本发明利用新增加的双向变换器和超级电容组成的同一系统，通过双向变换器的双向变换功能和超级电容低温下具有高功率密度的特性，也可以实现动力电池连续反复充放电，利用内阻产生的焦耳热进行加热，加热效率高、速度快且可以持续进行，可以实现最大程度的制动能量回收动力电池加热过程，动力电池通过双向变换器为超级电容充电至电压限值；超级电容充电完成，再通过双向变换器将能量传递回动力电池，能量反复传递，动力电池充放电电流在内阻上产生热量为电池加热。制动能量回收过程，动力电池不能回收的能量，通过双向变换器储存在超级电容中，车辆行驶时超级电容中储存的能量通过双向变换器为车辆供电。
双向变换器一端接动力电池，一端接超级电容。动力电池端和超级电容端电容进行储能和滤波，电容、开关管和电感组成功率变换电路，应用高频率的脉冲宽度调节(PWM)技术控制开关管Q1和Q2，实现电压的直流/直流变换。开关管Q1和Q2为MOS管或IGBT。电压和电流采样电路对端口电压和电流进行采样，采样信号输出到控制电路，控制电路通过控制算法控制驱动电路，进而控制功率变换电路实现双向变换器稳定工作。
双向变换器中，控制电路通过电池端电压采样电路采集电池端电压值V_BAT，通过超级电容端电压采样电路采集超级电容两端电压值V_SC，通过动力电池端电流采样电路采集动力电池充电电流值I_BAT，通过超级电容端电流采样电路采集超级电容充电电流值I_SC。双向变换器中Q1和Q2的开关工作周期为T，占空比为D，占空比为开通时间T_ON与工作周期T的比值，也就是Vg高电平时间与工作周期T的比值，即D＝T_ON/T。
动力电池加热：
车辆上电或下电准备充电状态下，动力电池内部的温度传感器将温度信号传送至电池管理控制器，当温度高于低温设定限值，电池加热系统不工作；当温度低于设定限值，电池加热系统工作，对电池进行加热。
电池加热系统首先进入动力电池为超级电容充电状态,双向变换器的工作模式为直流转直流降压变换。控制电路发送信号到驱动电路，T_ON时间内驱动电路输出高电平到Q1的栅极，即Q1栅极电压Vg1为高电平，Q1开通；同时输出低电平到Q2的栅极，即Q2栅极电压Vg2为低电平，Q2关断。T_ON时间内，动力电池通过Q1、L为C2和超级电容充电，同时电感L也储存能量。T_ON结束，Q1关断，Q2也关断，电感L通过Q2的体二极管实现续流，电感和C2中储存的能量继续为超级电容充电。控制电路通过控制占空比D实现超级电容充电电流I_SC的恒定，即恒流充电。动力电池内阻R_BAT产生热量Q_BAT＝I2 _SC*R_BAT。当超级电容电压V_SC与动力电池电压V_BAT相等时，超级电容充电结束。
超级电容充电过程结束后，电池加热系统立即进入超级电容放电状态，双向变换器的工作模式为直流转直流升压变换。控制电路发送信号到驱动电路，T_ON时间内驱动电路输出高电平到Q2的栅极，即Q2栅极电压Vg2为高电平，Q2开通；同时输出低电平到Q1的栅极，即Q1栅极电压Vg1为低电平，Q1关断。T_ON时间内，超级电容通过Q2为电感L储能，C1中储存的能量为动力电池充电。T_ON结束，Q2关断，Q1也关断，电感L通过Q1的体二极管实现续流，电感L中储存的能量为动力电池和C1充电。控制电路通过控制占空比D实现动力电池充电电流I_BAT的恒定，即恒流充电。动力电池内阻R_BAT产生热量Q_BAT＝I2 _BAT*R_BAT。当超级电容电压V_SC降低到工作下限值时，超级电容放电结束。
以上过程循环进行，当动力电池内部温度高于设定限值时，加热系统停止工作，加热过程结束。
制动能量回收：
制动能量回收过程中，动力电池无法回收的能量通过双向变换器为超级电容充电，双向变换器的工作模式为直流转直流降压变换,工作原理与上述动力电池为超级电容充电相同，可以最大限度的将制动能量储存在超级电容中。
制动过程结束后，系统进入超级电容放电状态，双向变换器的工作模式为直流转直流升压变换，工作原理与上述超级电容为动力电池充电相同，此时控制双向变换器输出到动力电池的电压，实现恒压控制，将超级电容中储存的能量最大限度的输出到高压母线，为电驱系统提供能量。
制动能量回收过程中，高压双向变换部分工作。
高压双向变换电路中，控制电路通过电池端电压采样电路采集电池端电压值VBAT，通过超级电容端电压采样电路采集超级电容两端电压值VSC，通过动力电池端电流采样电路采集动力电池充电电流值IBAT，通过超级电容端电流采样电路采集超级电容充电电流值ISC。双向变换器中Q1和Q2的开关工作周期为T，占空比为D，占空比为开通时间TON与工作周期T的比值，也就是Vg高电平时间与工作周期T的比值，即D＝TON/T。
制动能量回收过程中，电驱系统工作在发电模式，发电功率为PG，电驱系统通过双向DCDC为超级电容充电功率为PDC_C，动力电池允许的最大充电功率为PBAT_C_MAX。如果电驱系统发电功率小于等于动力电池允许的最大充电功率PBAT_C_MAX，即PG≤PBAT_C_MAX，则电驱系统发电能量全部进入动力电池。如果电驱系统发电能量大于动力电池允许的最大充电功率，即PG＞PBAT_C_MAX，双向DCDC启动工作，将动力电池无法回收的能量充进超级电容，充电功率PDC_C＝PG-PBAT_C_MAX，超级电容充满电后双向DCDC停止工作，电驱系统发电能量降低，保持与动力电池允许的最大充电功率相等。
制动能量回收过程中，双向DCDC为超级电容充电工作描述：控制电路发送信号到驱动电路，T_ON时间内驱动电路输出高电平到Q1的栅极，即Q1栅极电压Vg1为高电平，Q1开通；同时输出低电平到Q2的栅极，即Q2栅极电压Vg2为低电平，Q2关断。TON时间内，动力电池通过Q1、L为C2和超级电容充电，同时电感L也储存能量。TON结束，Q1关断，Q2也关断，电感L通过Q2的体二极管实现续流，电感和C2中储存的能量继续为超级电容充电。控制电路通过控制占空比D实现超级电容充电电流ISC的恒定，即恒流充电。
制动过程结束后，电驱系统进入电动模式，驱动功率为PD。超级电容通过双向DCDC为电驱系统供电，放电功率为PDC_D，超级电容最大放电功率为双向DCDC的额定功率PD_N，即PDC_D_MAX＝PD_N。动力电池的放电功率为PBAT_D。如果电驱系统驱动功率小于等于超级电容的最大放电功率(双向DCDC的额定功率)，即PD≤PD_N，则超级电容提供全部的驱动功率，直到超级电容能量消耗完,再转为由动力电池放电提供驱动能量。在完全由超级电容提供驱动能量的过程中，由于动力电池的特性，动力电池需要维持在小电流充电或放电状态，所以超级电容通过双向DCDC的放电功率是动态调节的，最大限度保持动力电池小电流充电和放电的能量平衡。如果电驱系统驱动功率大于超级电容的最大放电功率(双向DCDC的额定功率)，即PD＞PD_N，则超级电容和动力电池共同提提供驱动功率，即PD＝PD_N+PBAT_D，直到超级电容能量消耗完,再转为由动力电池放电提供驱动能量。
系统进入超级电容放电状态，双向变换器的工作模式为直流转直流升压变换。控制电路发送信号到驱动电路，TON时间内驱动电路输出高电平到Q2的栅极，即Q2栅极电压Vg2为高电平，Q2开通；同时输出低电平到Q1的栅极，即Q1栅极电压Vg1为低电平，Q1关断。TON时间内，超级电容通过Q2为电感L储能，C1中储存的能量为动力电池充电。TON结束，Q2关断，Q1也关断，电感L通过Q1的体二极管实现续流，电感L中储存的能量为C1充电，同时输出到高压母线提供给电驱系统。控制电路通过控制占空比D实现输出到动力电池的电压等于VBAT，即恒压输出。当超级电容电压VSC降低到工作下限值VSC_MIN时，超级电容放电结束。以上过程可以实现是制动能量回收比率显著提高。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车动力电池的控制系统，包括动力电池，其特征在于：还包括双向变换器、超级电容，所述动力电池通过双向变换器与超级电容连接，所述双向变换器用于控制动力电池和超级电容之间的能量交换时产生的焦耳热对动力电池进行加热；所述双向变换器包括控制电路、驱动电路、双向DC/DC变换电路、温度采集电路，所述温度采集电路用于采集动力电池的温度数据并将数据发送至控制电路中，所述双向DC/DC变换电路的两端分别连接动力电池和超级电容，所述控制电路通过驱动电路控制双向DC/DC变换电路的工作状态；
双向DCDC变换电路包括电容C1、C2、电感L以及开关管Q1、Q2，Q1的源极连接动力电池的正极，Q1的漏极通过电容L连接超级电容的一端，在电感L和Q1漏极之间引出接线连接Q2的源极，Q2的漏极连接动力电池负极以及超级电容的另一端，电容C1的一端连接Q1的源极，另一端连接Q2的漏极；定容C2的一端连接Q2的漏极，另一端连接在电感L和超级电容之间；
当车辆处于能量回收过程中，获取电驱系统的发电功率，当电驱系统的发电功率小于动力电池允许的最大充电功率时，控制电驱系统的发电能量全部进入动力电池；当电驱系统的发电功率大于动力电池允许的最大充电功率时，启动双向变换器工，以动力电池允许的最大充电功率对动力电池进行充电，以电驱系统的发电功率减去动力电池允许最大充电功率后的剩余充电功率通过双向变换器为超级电容充电，超级电容充满后控制双向变换器停止工作，动力电池以最大允许充电功率充电直至动力电池充满或能量回收过程结束；
在能量回收过程结束后，电驱系统进入电动模式，驱动功率为PD，控制超级电容通过双向变换器为电驱系统供电，放电功率为PDC_D，超级电容最大放电功率为双向变换器的额定功率PD_N，动力电池的放电功率为PBAT_D；如果电驱系统驱动功率小于等于超级电容的最大放电功率PD_N，则控制超级电容通过双向变换器提供全部的驱动功率，直到超级电容能量消耗完,再转为由动力电池放电提供驱动能量；
如果电驱系统驱动功率大于超级电容的最大放电功率PD_N，则超级电容和动力电池共同提供驱动功率，控制超级电容通过双向变换器输出功率PD_N，剩余功率控制动力电池提供，直到超级电容放电结束,关闭双向变换器，再转为由动力电池放电提供驱动能量。
2.如权利要求1所述的一种汽车动力电池的控制系统，其特征在于：所述双向变换器还包括动力电池端电压采样电路、动力电池端电流采样电路、超级电容端电压采样电路、超级电容端电流采样电路，所述动力电池端电压采样电路、动力电池端电流采样电路、超级电容端电压采样电路、超级电容端电流采样电路分别连接控制电路，用于将采集的动力电池端的电压、电流数据以及超级电容端的电压电流数据发送至控制电路中。
3.如权利要求1-2任一所述的一种汽车动力电池的控制系统，其特征在于：在所述动力电池和双向变换器之间引出接线连接汽车的电驱系统，所述动力电池的正负极上设置主正继电器、主负继电器。
4.如权利要求3所述的一种汽车动力电池的控制系统，其特征在于：所述控制电路分别与动力电池电量采集模块以及电驱系统发电功率采集模块连接。
5.如权利要求1-4任一所述的一种汽车动力电池的控制系统的控制方法，其特征在于：
获取车辆的工作状态以及动力电池的温度数据；
当车辆处于上电状态下时或者下电充电状态下时且当温度低于设定限值时，启动对动力电池的加热控制步骤：控制双向变换器工作使得动力电池和超级电容之间进行充放电产生的焦耳热对动力电池进行加热，直至温度大于设定限制时结束加热控制步骤。
6.如权利要求5所述的一种汽车动力电池的控制系统的控制方法，其特征在于：在控制动力电池和超级电容之间进行充放电时，首先进入动力电池为超级电容充电步骤，并控制双向变换器处于直流转直流降压变换工作状态，充放电过程中实时检测动力电池端电压、电流、超级电容端电压，当超级电容电压与动力电池电压相等时，充电过程结束，进入超级电容放电步骤，此时控制双向变换器处于升压变换工作状态，将超级电容输出电压升压后为动力电池充电，当超级电容端电压低于设定的工作下限值时，超级电容器放电结束；
循环控制运行超级电容充电步骤、超级电容放电步骤，直至检测到的动力电池温度大于设定限制，加热控制步骤结束。
7.如权利要求6所述的一种汽车动力电池的控制系统的控制方法，其特征在于：当检测到超级电容的电压降低到工作下限值时，超级电容放电结束。
CN201911107178.5A 2019-11-13 2019-11-13 一种汽车动力电池的控制系统及控制方法 Active CN110828918B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911107178.5A CN110828918B (zh) 2019-11-13 2019-11-13 一种汽车动力电池的控制系统及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911107178.5A CN110828918B (zh) 2019-11-13 2019-11-13 一种汽车动力电池的控制系统及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110828918A CN110828918A (zh) 2020-02-21
CN110828918B true CN110828918B (zh) 2023-03-24

Family

ID=69554971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911107178.5A Active CN110828918B (zh) 2019-11-13 2019-11-13 一种汽车动力电池的控制系统及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110828918B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111319515B (zh) * 2020-03-25 2024-05-28 中极氢能汽车(长治)有限公司 一种氢能源汽车在低温环境下启动的控制系统及方法
CN111845379B (zh) * 2020-04-15 2022-08-02 浙江吉智新能源汽车科技有限公司 一种电动汽车的能量控制方法、装置及系统
CN113745701A (zh) * 2020-05-29 2021-12-03 比亚迪股份有限公司 动力电池的加热方法和装置、控制器和车辆
CN113745700B (zh) * 2020-05-29 2023-08-08 比亚迪股份有限公司 电动汽车及其动力电池的加热方法、装置和存储介质
CN112510272B (zh) * 2020-12-03 2022-09-06 国创移动能源创新中心(江苏)有限公司 一种基于超级电容的储能式动力电池加热设备
CN113571810B (zh) * 2021-07-23 2023-01-24 经纬恒润(天津)研究开发有限公司 电池加热系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003034568A1 (en) * 2000-11-10 2003-04-24 Radiant Power Corporation Dual capacitor/battery charger
JP2012069496A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 Denso Corp 電池加熱装置
DE102017116031A1 (de) * 2017-04-26 2018-10-31 Hyundai Motor Company Vorrichtung zum Steuern des Batterie-Ladezustands, System, welches Vorrichtung zum Steuern des Batterie-Ladezustands aufweist, und Verfahren zum Steuern des Batterie-Ladezustands

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003274565A (ja) * 2002-03-13 2003-09-26 Nissan Motor Co Ltd 蓄電装置
JP5011940B2 (ja) * 2006-10-16 2012-08-29 トヨタ自動車株式会社 電源装置、および車両
JP2015125880A (ja) * 2013-12-26 2015-07-06 川崎重工業株式会社 蓄電デバイスの温度制御装置及び方法、並びに電力貯蔵システム
CN105904976B (zh) * 2016-04-28 2018-10-23 西南交通大学 一种燃料电池混合动力机车能量管理系统及方法
CN106427615B (zh) * 2016-09-20 2018-10-09 江苏大学 一种复合电源控制系统及其在不同工况时的切换方法
CN207453897U (zh) * 2017-10-19 2018-06-05 中石化四机石油机械有限公司 超级电容动力电池混储井电修井机电控装置
CN208760439U (zh) * 2018-07-25 2019-04-19 浙江吉利控股集团有限公司 一种纯电动车动力运行系统
CN109786878B (zh) * 2019-03-25 2022-01-21 哈尔滨理工大学 一种电动汽车动力电池充电/加热控制方法
CN110336099B (zh) * 2019-07-22 2021-11-23 北京经纬恒润科技股份有限公司 一种电池自加热方法及装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003034568A1 (en) * 2000-11-10 2003-04-24 Radiant Power Corporation Dual capacitor/battery charger
JP2012069496A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 Denso Corp 電池加熱装置
DE102017116031A1 (de) * 2017-04-26 2018-10-31 Hyundai Motor Company Vorrichtung zum Steuern des Batterie-Ladezustands, System, welches Vorrichtung zum Steuern des Batterie-Ladezustands aufweist, und Verfahren zum Steuern des Batterie-Ladezustands

Also Published As

Publication number Publication date
CN110828918A (zh) 2020-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110828918B (zh) 一种汽车动力电池的控制系统及控制方法
CN110829812B (zh) 一种电动汽车高压控制系统及方法
CN101685971B (zh) 车载磷酸铁锂锂电池的低温激活装置及方法
CN109149922B (zh) 一种功率因数校正电路和应用其的电动汽车用交流充电器
CN102742133B (zh) 电源系统
CN202906547U (zh) 一种车载电池充电装置
CN115347655B (zh) 一种适用于电动汽车的复合电源能量管理系统
CN105811766A (zh) 一种燃料电池汽车升降压型dc-dc变换器
CN113479076B (zh) 燃料电池增程式混合电动汽车供电系统
CN102709976A (zh) 公用母线节能回收型蓄电池充放电电源设备
CN203951247U (zh) 电动车充电系统
CN115352286A (zh) 一种复合电源及能量管理系统及其控制方法
Abinaya et al. Methods of battery charging with buck converter using soft-switching techniques
CN109532518B (zh) 一种含两个单向直流变换器的复合电源及其控制方法
CN210027056U (zh) 一种电机驱动系统和一种新能源汽车
CN209552966U (zh) 一种电动汽车储能系统
CN102832683B (zh) 一种快速充电电源
CN104065150A (zh) 一种输出阶梯电流的电池充电电路
CN209852098U (zh) 一种电动车补电装置
CN110723005A (zh) 电动汽车的车载充电器及其控制方法、电动汽车
CN217010739U (zh) 一种集成充电和dcdc的车用电机驱动控制电路
CN211991372U (zh) 一种超级电容焊接电源
CN219029176U (zh) 制动能量回收装置、接触网有轨电车
CN217159307U (zh) 一种基于充电电路快速放电的充电装置
CN115476703B (zh) 一种适用于电动车动力系统的复合电源系统

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