一种适用于动力电池组的内部加热方法技术

一种适用于动力电池组的内部加热方法，涉及锂离子动力电池加热技术领域。本发明专利技术解决了现有动力电池预热多采用的外部预热的方式存在的需要额外加入预热电路且预热不均匀的问题。本发明专利技术利用锂电池的低温下较大的自阻抗，通过双向DC/DC使得两组动力电池间产生频率可调的交变激励电流，使锂电池内部自加热至合适的工作温度。这样不仅无需外部加热装置，同时无需外加激励源，只需要在两组电池之间设置双向DC/DC变换器，通过控制双向DC/DC变换器的导通方向切换的频率，即交变激励频率，实现了对两个电池同时激励加热。并通过建立电池的等效电路模型对用于加热的最佳交变激励频率进行计算，用于控制双向DC/DC变换器的切换频率。本发明专利技术适用于锂离子动力电池的预热使用。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于动力电池组的内部加热方法
本专利技术涉及锂离子动力电池加热

技术介绍
随着能源问题的产生，国家对新能源产业的大力支持。锂离子电池由于其能量密度大，自放电率低和无记忆效应等优点，成为重要的储能元件。在新能源电站，电动汽车等领域得到了广泛应用。由于锂电池内部的结构及电化学性质，在低温下锂电池的充放电性能存在较大问题。低温下活性物质的活性降低，内部的扩散速率减小。导致锂离子电池内部阻抗在低温下大幅增加，输出功率减小，同时可用的电池容量也相应的减小。同时在低温下使用锂电池存在负极析锂等问题，使得锂电池的低温加热成为必要。而采用外部预热的方式需要额外加入预热电路，且存在预热不均匀的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有动力电池预热多数采用的外部预热的方式存在的需要额外加入预热电路且预热不均匀的问题，提出了一种适用于动力电池组的内部加热方法。本专利技术所述的一种适用于动力电池组的内部加热方法，该方法所述的动力电池组的内部包括偶数组动力电池，每两组动力电池为一个自加热单元，每个加热单元的一组动力电池的充放电信号端连接双向DC/DC变换器2一侧的信号输入输出端，另一组动力电池的充放电信号端连接双向DC/DC变换器2另一侧的信号输入输出端；一号采样电路1和二号采样电路3分别用于采集同一个自加热单元中的两组动力电池的温度、端电压、动力电池的电流和动力电池的荷电状态；并将采集的两组动力电池的温度、端电压、动力电池的电流和动力电池的荷电状态发送给控制单元4，控制单元4的交变激励控制信号输出端连接双向DC/DC变换器2的交变切换频率控制信号输入端；每个自加热单元的加热方法均相同，以一个自加热单元的加热方法为例进行说明，所述加热方法的具体步骤为：步骤一、采集同一自加热单元中两组动力电池的荷电状态，将荷电状态数据较小值socmin与荷电状态阈值socset进行比较，若荷电状态数据较小值socmin大于荷电状态阈值socset，则执行步骤二；否则，继续执行步骤一；步骤二、采集同一自加热单元中两组动力电池的温度，将温度数据较小值Tmin与温度阈值Tset进行比较，若温度数据较小值TminTmin低于温度阈值Tset，则执行步骤三，否则，返回执行步骤一；其中，Tset为正数；步骤三、对两组动力电池分别建立一阶戴维宁等效电路模型，根据采集的两组动力电池的温度、端电压和动力电池的电流，分别对两组动力电池进行参数辨识，辨识出两组动力电池的欧姆内阻，极化内阻及极化电容；步骤四、根据步骤三辨识的两组动力电池的欧姆内阻，极化内阻及极化电容，获得两组动力电池内部总阻抗与交变激励频率函数；步骤五、利用步骤四获得的电池内部总阻抗与交变激励频率函数和产热率公式，获得两组动力电池的最佳交变激励加热频率，并根据两组动力电池的最佳交变激励加热频率计算双向DC/DC变换器的最佳交变切换频率；步骤六、利用步骤五获得的双向DC/DC变换器的最佳交变切换频率，对双向DC/DC变换器2进行控制，两组动力电池交变充/放电，实现两组动力电池相互激励加热，加热时间t1后，返回执行步骤一，其中，t1为正数。本专利技术利用锂电池的低温下较大的自阻抗，通过双向DC/DC使得两组动力电池间产生频率可调的交变激励电流，使锂电池内部自加热至合适的工作温度。这样不仅无需外部加热装置，同时无需外加激励源，只需要在两组电池之间设置双向DC/DC变换器，通过控制双向DC/DC变换器的导通方向切换的频率，即交变激励频率，实现了对两个电池同时激励加热，也实现对电池组中每块或每组动力电池进行分别激励加热，实现了针对每个电池温度进行激励加热，实现均匀加热，也能够快速的使电池组的整体温度趋于相同。附图说明图1是具体实施方式一所述的一个自加热单元的原理框图；图2是本专利技术所述一种适用于动力电池组的内部加热方法的流程图；图3是是具体实施方式二所述的一阶戴维宁等效电路模型图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种适用于动力电池组的内部加热方法，该方法所述的动力电池组的内部包括偶数组动力电池，每两组动力电池为一个自加热单元，每个加热单元的一组动力电池的充放电信号端连接双向DC/DC变换器2一侧的信号输入输出端，另一组动力电池的充放电信号端连接双向DC/DC变换器2另一侧的信号输入输出端；一号采样电路1和二号采样电路3分别用于采集同一个自加热单元中的两组动力电池的温度、端电压、动力电池的内部电流和动力电池的荷电状态；并将采集的两组动力电池的温度、端电压、动力电池的内部电流和动力电池的荷电状态发送给控制单元4，控制单元4的交变激励控制信号输出端连接双向DC/DC变换器2的交变切换频率控制信号输入端；每个自加热单元的加热方法均相同，以一个自加热单元的加热方法为例进行说明，所述加热方法的具体步骤为：步骤一、采集同一自加热单元中两组动力电池的荷电状态，将荷电状态数据较小值socmin与荷电状态阈值socset进行比较，若荷电状态数据较小值socmin大于荷电状态阈值socset，则执行步骤二；否则，继续执行步骤一；步骤二、采集同一自加热单元中两组动力电池的温度，将温度数据较小值Tmin与温度阈值Tset进行比较，若温度数据较小值Tmin低于温度阈值Tset，则执行步骤三，否则，返回执行步骤一；其中，Tset为正数；步骤三、对两组动力电池分别建立一阶戴维宁等效电路模型，根据采集的两组动力电池的温度、端电压和动力电池的电流，分别对两组动力电池进行参数辨识，辨识出两组动力电池的欧姆内阻，极化内阻及极化电容；步骤四、根据步骤三辨识的两组动力电池的欧姆内阻，极化内阻及极化电容，获得两组动力电池内部总阻抗与交变激励频率函数；步骤五、利用步骤四获得的电池内部总阻抗与交变激励频率函数和产热率公式，获得两组动力电池的最佳交变激励加热频率，并根据两组动力电池的最佳交变激励加热频率计算双向DC/DC变换器的最佳交变切换频率；步骤六、利用步骤五获得的双向DC/DC变换器的最佳交变切换频率，对双向DC/DC变换器2进行控制，两组动力电池交变充/放电，实现两组动力电池相互激励加热，加热时间t1后，返回执行步骤一，其中，t1为正数。具体实施方式二：下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一所述的一种适用于动力电池组的内部加热方法作进一步说明，步骤三所述的一阶戴维宁等效电路模型包括欧姆内阻R0、极化电阻R1、极化电容C1和开路等效电压源UOC；欧姆内阻R0的一端连接充电电源正极，欧姆内阻R0的另一端同时连接极化电容C1的一端和极化电阻R1的一端；极化电容C1的另一端同时与极化电阻R1的另一端和开路等效电压源UOC的正极，开路等效电压源UOC的负极连接充电电源负极。具体实施方式三：本实施方式对实施方式二所述的一种适用于动力电池组的内部加热方法作进一步说明，步骤三所述的一阶戴维宁等效电路模型的公式为：其中，R0为欧姆内阻，R1为极化内阻，C1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于动力电池组的内部加热方法，其特征在于，该方法所述的动力电池组的内部包括偶数组动力电池，每两组动力电池为一个自加热单元，每个加热单元的一组动力电池的充放电信号端连接双向DC/DC变换器(2)一侧的信号输入输出端，另一组动力电池的充放电信号端连接双向DC/DC变换器(2)另一侧的信号输入输出端；一号采样电路(1)和二号采样电路(3)分别用于采集同一个自加热单元中的两组动力电池的温度、端电压、动力电池的电流和动力电池的荷电状态；并将采集的两组动力电池的温度、端电压、动力电池的电流和动力电池的荷电状态发送给控制单元(4)，控制单元(4)的交变激励控制信号输出端连接双向DC/DC变换器(2)的交变切换频率控制信号输入端；每个自加热单元的加热方法均相同，以一个自加热单元的加热方法为例进行说明，所述加热方法的具体步骤为：步骤一、采集同一自加热单元中两组动力电池的荷电状态，将荷电状态数据较小值socmin与荷电状态阈值socset进行比较，判断荷电状态数据较小值socmin是否大于荷电状态阈值socset，若是，则执行步骤二；否则，继续执行步骤一；socmin为正数；步骤二、采集同一自加热单元中两组动力电池的温度，对温度数据较小值Tmin与温度阈值Tset进行比较，判断温度数据较小值Tmin是否低于温度阈值Tset，若是，则执行步骤三，否则，返回执行步骤一；其中，Tset为正数；步骤三、对两组动力电池分别建立一阶戴维宁等效电路模型，根据采集的两组动力电池的温度、端电压和动力电池的电流，分别对两组动力电池进行参数辨识，辨识出两组动力电池的欧姆内阻，极化内阻及极化电容；步骤四、根据步骤三辨识的两组动力电池的欧姆内阻，极化内阻及极化电容，获得两组动力电池内部总阻抗与交变激励频率函数；步骤五、利用步骤四获得的电池内部总阻抗与交变激励频率函数和产热率公式，获得两组动力电池的最佳交变激励加热频率，并根据两组动力电池的最佳交变激励加热频率计算双向DC/DC变换器的最佳交变切换频率；步骤六、利用步骤五获得的双向DC/DC变换器的最佳交变切换频率，对双向DC/DC变换器(2)进行控制，两组动力电池交变充/放电，实现两组动力电池相互激励加热，加热时间t1后，返回执行步骤一，其中，t1为正数。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于动力电池组的内部加热方法，其特征在于，该方法所述的动力电池组的内部包括偶数组动力电池，每两组动力电池为一个自加热单元，每个加热单元的一组动力电池的充放电信号端连接双向DC/DC变换器(2)一侧的信号输入输出端，另一组动力电池的充放电信号端连接双向DC/DC变换器(2)另一侧的信号输入输出端；一号采样电路(1)和二号采样电路(3)分别用于采集同一个自加热单元中的两组动力电池的温度、端电压、动力电池的电流和动力电池的荷电状态；并将采集的两组动力电池的温度、端电压、动力电池的电流和动力电池的荷电状态发送给控制单元(4)，控制单元(4)的交变激励控制信号输出端连接双向DC/DC变换器(2)的交变切换频率控制信号输入端；每个自加热单元的加热方法均相同，以一个自加热单元的加热方法为例进行说明，所述加热方法的具体步骤为：步骤一、采集同一自加热单元中两组动力电池的荷电状态，将荷电状态数据较小值socmin与荷电状态阈值socset进行比较，判断荷电状态数据较小值socmin是否大于荷电状态阈值socset，若是，则执行步骤二；否则，继续执行步骤一；socmin为正数；步骤二、采集同一自加热单元中两组动力电池的温度，对温度数据较小值Tmin与温度阈值Tset进行比较，判断温度数据较小值Tmin是否低于温度阈值Tset，若是，则执行步骤三，否则，返回执行步骤一；其中，Tset为正数；步骤三、对两组动力电池分别建立一阶戴维宁等效电路模型，根据采集的两组动力电池的温度、端电压和动力电池的电流，分别对两组动力电池进行参数辨识，辨识出两组动力电池的欧姆内阻，极化内阻及极化电容；步骤四、根据步骤三辨识的两组动力电池的欧姆内阻，极化内阻及极化电容，获得两组动力电池内部总阻抗与交变激励频率函数；步骤五、利用步骤四获得的电池内部总阻抗与交变激励频率函数和产热率公式，获得两组动力电池的最佳交变激励加热频率，并根据两组动力电池的最佳交变激励加热频率计算双向DC/DC变换器的最佳交变切换频率；步骤六、利用步骤五获得的双向DC/DC变换器的最佳交变切换频率，对双向DC/DC变换器(2)进行控制，两组动力电池交变充/放电，实现两组动力电池相互激励加热，加热时间t1后，返回执行步骤一，其中，t1为正数。2.根据权利要求1所述的一种适用于动力电池组的内部加热方法，其特征在于，步骤三所述的一阶戴维宁等效电路模型包括欧姆内阻R0、极化电阻R1、极化电容C1和开路等效电压源UOC；欧姆内阻R0的一端连接充电电源正极，欧姆内阻R0的另一端同时连接极化电容C1的一端和极化电阻R1的一端；极化电容C1的另一端同时与极化电阻R1的另一端和开路等效电压源UOC的正极，开路等效电压源UOC的负极连接充电电源负极。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓刚，崔智昊，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23