CN111016696A - 一种非接触式动力电池低温加热和充电的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非接触式动力电池低温加热和充电的装置，充电继电器与第一整流滤波器串联后与加热继电器并联，并联后第一端连接接收线圈，并联后的第二端连接到所述每一个电池模组选择开关；加热继电器连接在接收装置和多个电池模组端控制开关之间，加热继电器通断及特定的电池模组选择开关的通断，决定是否为特定电池模组加热；主控制器获取电池电压、电流、温度信息，计算电池模组所需最优充电电流、最优充电电压、加热电流频率和/或功率，从而控制发射装置发出的高频交变磁场状态，实现以最优加热电流频率和加热电流幅值加热；利用非接触式动力电池充电装置中的交流电对动力电池进行加热，实现无需外接或者设置单独的激励源，不增加新的设备。

Description

一种非接触式动力电池低温加热和充电的装置
技术领域
动力电池低温加热和充电领域，尤其涉及一种非接触式动力电池低温加热、阻抗测量和充电的装置。
背景技术
现有电池预热技术大多以PTC加热为主，但是PTC加热存在加热效率低，均匀性不好、安全隐患高、控制精确性差、升温速率慢等缺点；
传统的液体加热会大幅度降低动力电池的能量密度，同时也存在加热效率低、升温速率慢等问题；
近年来的最新的电池内部加热电阻的技术虽然提升了加热速率，但是也存在着管控成本过高，控制过于复杂等问题，目前现有方法还无法短时间内有效解决电池预热问题。
现有的非接触式动力电池充电装置如CN10774504A，都是将接受线圈收到的电磁能转换为交流电，再将交流电转换为直流电来给动力电池充电，功能单一。
发明内容
现有技术中无人想到利用非接触式动力电池充电装置中的交流电，而本发明正是跳出了现有技术的常规使用偏见；利用非接触式动力电池充电装置中的交流电对动力电池进行交流激励加热，使得无增加外部设备的情况下，解决上述现有技术存在的技术问题，实现了电池交流电加热无需增加设备，成本低，效果好。
附图说明
图1为本发明的动力电池低温加热和充电装置示意图；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
动力电池包括多个电池模组；
本发明的一种非接触式动力电池低温加热和充电的装置，
如图1所示，包括安装于车辆的车载端和安装于车位的车位端；
所述车位端包括发射装置15、第二拓扑补偿电路14、逆变器13、第二整流滤波器12、第二无线收发装置11、主控制器10；
第二整流滤波器12将外部电源输入的直流电或者交流电转变为直流电；
逆变器13在第二拓扑补偿电路14和第二整流滤波电路12之间；用于将整流滤波后的直流电转变为高频交流电；
第二拓扑补偿电路14在逆变器13和发射装置15之间；用于减小发射装置的漏感，提高能量的传输效率，补偿结构可以采取S/S、LS、PS、PP、LCC等多种形式；
发射装置15，为一个利兹线缠绕的线圈，将高频交流电转变为高频交变磁场；
主控制器获取电池电压、电流、温度、SOC，计算电池所需最优充电电流、最优充电电压和加热电流频率和加热电流功率，从而控制逆变器13来控制发射装置14，实现动力电池的最优充电电流、最优充电电压和加热电流频率和加热电流功率；
所述车载端包括加热继电器20、充电继电器21、第一整流滤波器22、N个电池模组23、接收装置16、第一拓扑补偿电路17、第一无线收发装置19和从控制器18；
接收装置16，为一个利兹线缠绕的线圈，将感应到的发射装置15发出的高频交变磁场转变为高频交流电；
第一拓扑补偿电路17在充电继电器21/加热继电器20与接收装置16之间，用于减小接收装置16的漏感，提高能量的传输效率，补偿结构可以采取S/S、LS、PS、PP、LCC等多种形式。
加热继电器20连接在接收装置16和多个电池模组端控制开关之间，加热继电器20通断及特定的电池模组选择开关的通断，决定是否为特定电池模组加热。
充电继电器21通断及特定的电池模组选择开关的通断，决定是否为所述的特定的电池模组充电。
充电继电器21与第一整流滤波器22串联后与加热继电器20并联，并联后的充电继电器21和加热继电器20的第一端连接接收线圈16，另一第二端连接到多个电池模组选择开关Q1、Q2、Q3、Q4……Qn；
优选地，所述第一端与所述接收线圈16之间设置第一拓扑补偿电路；
第一整流滤波22连接在充电继电器21和多个电池模组端控制开关之间，将接收装置16产生的高频交流电转变为直流电；
多个电池模组选择开关Q1、Q2、Q3、Q4……Qn，电池模组选择开关与电池模组一一对应，每个所述的电池模组选择开关分别连接一个电池模组，控制各电池模组是否与加热继电器20或充电继电器21断开/闭合，即是否进行充电或加热。
从控制器控制加热继电器20、充电继电器21的通断，控制多个电池模组选择开关Q1、Q2、Q3、Q4……Qn的通断，进而控制执行充电或加热的一种或两多种。
第一无线收发装置19与从控制器18连接，第二收发装置11与主控制器相10连接，第一无线收发装置19与第二收发装置11之间进行无线通讯数据传输，交换电池电压、电流、温度或者更新的SOC、SOH。
下文对低温加热和充电部分的工作原理进行描述：
a、充电
从控制器闭合充电继电器，并打开需要充电的电池模组选择开关，发射装置产生高频交变磁场，接收装置感应高频交变磁场从而产生高频交流电，通过充电继电器和整流滤波器，高频交流电转化为直流电，加载到需要充电的电池模组两端，实现为电池充电功能。
b、加热
从控制器闭合加热继电器，并打开需要加热的电池模组选择开关，发射装置产生高频交变磁场，接收装置感应高频交变磁场从而产生高频交流电，通过加热继电器，施加到需要加热的电池模组两端，当一定频率的交流电加载到电池的两端，对电池模组进行高频激励充电或者放电，需要加热的电池模组迅速升温。

Claims (9)

1.一种非接触式动力电池低温加热和充电的装置，
包括安装于车辆的车载端和安装于车位的车位端；
所述车位端包括发射装置、外部电源和主控制器；
发射装置，产生高频交变磁场；
所述车载端包括充电继电器、第一整流滤波器、多个电池模组和接收装置；
接收装置，将感应到的所述发射装置发出的高频交变磁场转变为高频交流电；
多个电池模组选择开关，所述电池模组选择开关与电池模组一一对应；
其特征在于，车载端还包括加热继电器；
充电继电器与第一整流滤波器串联后与加热继电器并联，并联后的第一端连接所述接收装置，并联后的第二端连接到每一个所述电池模组选择开关；
加热继电器通断及特定的所述电池模组选择开关的通断，决定是否利用所述高频交流电为特定的电池模组加热；
计算电池模组所需的加热电流频率和加热电流功率，从而主控制器控制发射装置发出的高频交变磁场的状态，实现以所述加热电流频率和加热电流功率为电池模组加热。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述车载端还包括从控制器，从控制器控制加热继电器和所述多个电池模组选择开关的通断，进而控制为特定的电池模组加热。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述车载端还包括从控制器，主控制器与从控制器通信获取电池电压、电流、温度、SOC，并计算电池模组所需的加热电流频率和加热电流功率。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：接收装置通过加热继电器，将所述高频交流电施加到电池模组两端，当一定频率的交流电加载到电池模组的两端，对电池模组进行高频激励充电或者放电，电池模组迅速升温。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述车载端还包括从控制器，从控制器控制充电继电器通断及所述多个电池模组选择开关的通断，进而控制为为特定的电池模组充电。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：计算电池模组所需的最优充电电流和最优充电电压，从而主控制器控制发射装置发出的高频交变磁场的状态，实现以所述最优充电电流和最优充电电压为电池模组充电。
7.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于：
逆变器在发射装置和外部电源之间；用于将直流电转变为高频交流电；主控制器通过控制逆变器来控制发射装置发出的高频交变磁场的状态。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：第一整流滤波将接收装置产生的高频交流电转变为直流电。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：接收装置感应高频交变磁场从而产生高频交流电，依次通过充电继电器和第一整流滤波器，所述第一整流滤波器将高频交流电转化为直流电，加载到需要充电的电池模组两端，实现非接触充电。
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