CN113829894A - 动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定方法及系统，该方法为：在动力电池放电对三相电机的U相、V相、W相定子绕组进行储能的过程中，利用一个公式计算脉冲电流Ibattry；在三相电机的U相、V相、W相定子绕组对动力电池进行充电的过程中，利用另一个公式计算脉冲电流Ibattry。本发明能实时、准确的确定脉冲电流的大小，提高脉冲电流控制的精度，并有利于进行过流保护。

Description

动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定方法及系统
技术领域
本发明属于电动汽车电机控制领域，具涉及一种动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定方法及系统。
背景技术
随着电动汽车的大力推广，电动汽车在低温下的性能衰减问题逐渐受到人们的重视。当温度低于零摄氏度时，动力电池的充放电性能会急剧下降，这将导致电动汽车的低温环境下出现动力不足，续驶里程缩短等问题，严重制约了电动汽车在低温环境下的正常使用。为了有效解决这一问题，CN112977173A提出了一种利用电机高频脉冲加热电池的技术，通过控制电机系统中的功率开关使得在动力电池内部产生高频的脉冲电流，进而对动力电池进行自加热，达到快速提升电池温度的目的。然而，由于电池内部的电流采集设备采样频率太低，在动力电池高频脉冲加热过程中采集到的高频脉冲电流并不准确，这将影响脉冲加热电流的控制精度，也无法实现过流保护。如果在电池内部或者电机母线上增加高精度的电流检测装置，一方面会占据较大的布置空间，另一方面会增加检测的成本，实用性较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定方法及系统，以实时、准确的确定脉冲电流的大小，提高脉冲电流控制的精度。
本发明所述的动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定方法为：
在动力电池放电对三相电机的U相、V相、W相定子绕组进行储能的过程中，利用公式：
Figure BDA0003327980260000011
计算脉冲电流(也是加热电流)Ibattry；其中，S1表示电机控制器中与U相定子绕组连接的上桥臂功率开关K1的开关状态，S2表示电机控制器中与V相定子绕组连接的上桥臂功率开关K2的开关状态，S3表示电机控制器中与W相定子绕组连接的上桥臂功率开关K3的开关状态，当上桥臂功率开关K1导通时，S1＝1，当上桥臂功率开关K1关断时，S1＝0，当上桥臂功率开关K2导通时，S2＝1，当上桥臂功率开关K2关断时，S2＝0，当上桥臂功率开关K3导通时，S3＝1，当上桥臂功率开关K3关断时，S3＝0；Iu表示U相电流，Iv表示V相电流，Iw表示W相电流；
在三相电机的U相、V相、W相定子绕组对动力电池进行充电的过程中，利用公式：
Figure BDA0003327980260000021
计算脉冲电流Ibattry。
优选的，电机系统具有三相电流采集功能，采集U相电流、V相电流、W相电流中的任意两相电流，另一相电流通过公式：Iu+Iv+Iw＝0，计算得到。
优选的，电机系统具有三相电流采集功能，U相电流Iu、V相电流Iv、W相电流Iw都通过采集得到。
优选的，电机系统具有两相电流采集功能，采集对应的两相电流，另一相电流通过公式：Iu+Iv+Iw＝0，计算得到。
本发明所述的动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定系统，包括电机控制器，所述电机控制器被编程以便执行上述动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定方法。
采用本发明来确定动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流，无需在现有硬件回路上增加高精度的电流采集设备，可以有效的计算得到动力电池高频脉冲加热过程中任意时刻流过动力电池的准确的脉冲电流，进而提高了脉冲电流控制的精度，并有利于进行过流保护。
附图说明
图1为本实施例中动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定系统的应用电路示意图。
图2为本实施例在动力电池放电对三相电机的U相、V相、W相定子绕组进行储能的过程中上桥臂功率开关K1、K2、K3的控制信号波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1所示，动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定系统，包括电机控制器，电机控制器包括控制模块(图中未示出)、三相桥臂和母线电容C。三相桥臂由U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂并联构成，母线电容C与U相桥臂、V相桥臂、W相桥臂并联。U相桥臂由上桥臂功率开关K1和下桥臂的功率开关K4连接构成，V相桥臂由上桥臂功率开关K2和下桥臂功率开关K5连接构成，W相桥臂由上桥臂功率开关K3和下桥臂功率开关K6连接构成。上桥臂功率开关K1、上桥臂功率开关K2、上桥臂功率开关K3、下桥臂功率开关K4、下桥臂功率开关K5和下桥臂功率开关K6都为IGBT模块，上桥臂功率开关K1、上桥臂功率开关K2、上桥臂功率开关K3、下桥臂功率开关K4、下桥臂功率开关K5和下桥臂功率开关K6都具有续流二极管。上桥臂功率开关K1的上端、上桥臂功率开关K2的上端、上桥臂功率开关K3的上端连接动力电池的正极，下桥臂功率开关K4的下端、下桥臂功率开关K5的下端和下桥臂功率开关K6的下端连接动力电池的负极。上桥臂功率开关K1的控制端、上桥臂功率开关K2的控制端、上桥臂功率开关K3的控制端、下桥臂功率开关K4的控制端、下桥臂功率开关K5的控制端和下桥臂功率开关K6的控制端分别与控制模块连接。U相桥臂的中点(即上桥臂功率开关K1与下桥臂功率开关K4的连接点)引线连接三相电机的U相定子绕组L1，V相桥臂的中点(即上桥臂功率开关K2与下桥臂功率开关K5的连接点)引线连接三相电机的V相定子绕组L2，W相桥臂的中点(即上桥臂功率开关K3与下桥臂功率开关K6的连接点)引线连接三相电机的W相定子绕组L3。U相定子绕组L1、V相定子绕组L2、W相定子绕组L3的中性点连接在一起，任意时刻三相电流之和为零，即三相电流满足：Iu+Iv+Iw＝0；Iu表示U相电流，Iv表示V相电流，Iw表示W相电流。
本实施例中电机系统具有U相电流和V相电流(即两相电流)采集功能，三相电机内分别与U相、V相对应的电流采集器与电机控制器中的控制模块连接，将采集的U相电流Iu、V相电流Iv发送给控制模块，控制模块根据Iu+Iv+Iw＝0，计算W相电流Iw。
控制模块控制六个功率开关(即上桥臂功率开关K1、上桥臂功率开关K2、上桥臂功率开关K3、下桥臂功率开关K4、下桥臂功率开关K5和下桥臂功率开关K6)的通断，使动力电池对U相定子绕组L1、V相定子绕组L2、W相定子绕组L3的储能过程以及U相定子绕组L1、V相定子绕组L2、W相定子绕组L3对动力电池的充电过程(即续流过程)交替进行，以对动力电池进行脉冲加热。储能过程中，控制模块以Uq＝0(即交轴电压等于0)为目标矢量控制结果，控制六个功率开关执行导通和关断，且同一桥臂的两个功率开关在同一时刻有且只有一个导通。图2给出了矢量控制方法下的上桥臂功率开关K1、上桥臂功率开关K2、上桥臂功率开关K3的控制信号波形示意图，从图中可以看出，在该过程中S1+S2+S3的值依次为0→1→2→3→2→1→0。
本实施例中，动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定方法为：
在动力电池放电对U相定子绕组L1、V相定子绕组L2、W相定子绕组L3进行储能的过程中，控制模块利用公式：
Figure BDA0003327980260000031
计算脉冲电流Ibattry；其中，S1表示上桥臂功率开关K1的开关状态，S2表示上桥臂功率开关K2的开关状态，S3表示上桥臂功率开关K3的开关状态，当上桥臂功率开关K1导通时，S1＝1，当上桥臂功率开关K1关断时，S1＝0，当上桥臂功率开关K2导通时，S2＝1，当上桥臂功率开关K2关断时，S2＝0，当上桥臂功率开关K3导通时，S3＝1，当上桥臂功率开关K3关断时，S3＝0。
控制模块控制六个功率开关全部关断，U相定子绕组L1的电能、V相定子绕组L2的电能、W相定子绕组L3的电能通过续流二极管流过动力电池，从而给动力电池进行充电，在此过程(即续流过程)中，控制模块利用公式：
Figure BDA0003327980260000041
计算脉冲电流Ibattry。

Claims (5)

1.一种动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定方法，其特征在于，该方法为：
在动力电池放电对三相电机的U相、V相、W相定子绕组进行储能的过程中，利用公式：
Figure FDA0003327980250000011
计算脉冲电流Ibattry；其中，S1表示电机控制器中与U相定子绕组连接的上桥臂功率开关K1的开关状态，S2表示电机控制器中与V相定子绕组连接的上桥臂功率开关K2的开关状态，S3表示电机控制器中与W相定子绕组连接的上桥臂功率开关K3的开关状态，当上桥臂功率开关K1导通时，S1＝1，当上桥臂功率开关K1关断时，S1＝0，当上桥臂功率开关K2导通时，S2＝1，当上桥臂功率开关K2关断时，S2＝0，当上桥臂功率开关K3导通时，S3＝1，当上桥臂功率开关K3关断时，S3＝0；Iu表示U相电流，Iv表示V相电流，Iw表示W相电流；
在三相电机的U相、V相、W相定子绕组对动力电池进行充电的过程中，利用公式：
Figure FDA0003327980250000012
计算脉冲电流Ibattry。
2.根据权利要求1所述的动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定方法，其特征在于：电机系统具有三相电流采集功能，采集U相电流、V相电流、W相电流中的任意两相电流，另一相电流通过公式：Iu+Iv+Iw＝0，计算得到。
3.根据权利要求1所述的动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定方法，其特征在于：电机系统具有三相电流采集功能，U相电流Iu、V相电流Iv、W相电流Iw都通过采集得到。
4.根据权利要求1所述的动力电池高频脉冲加热过程中的电流确定方法，其特征在于：电机系统具有两相电流采集功能，采集对应的两相电流，另一相电流通过公式：Iu+Iv+Iw＝0，计算得到。
5.一种动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定系统，其特征在于：包括电机控制器，所述电机控制器被编程以便执行如权利要求1至4任一项所述的动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定方法。
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