一种电动机定子绕组复用及电池加热控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电动机定子绕组复用及电池加热控制方法，将电动机定子三相绕组并联使用构成电机定子绕组组合电感，将其与逆变器、电池组组合构成电池内部加热系统，使B1电池组和B2电池组通过电机绕组组合电感相互充放电，产生焦耳热对电池组进行内部加热；本发明专利技术适用于低温下锂电池的内部预热，充分利用电动汽车现有硬件资源，通过控制两组逆变器全控器件的通断以使锂电池内部产生自加热电流，通过电池间相互充放电的方法来产热，提高了热电转化效率。本发明专利技术适用于具有多个电机的电动汽车，能够满足双电机、多电机绕组、开绕组电机的不同需求。不同需求。不同需求。

【技术实现步骤摘要】
一种电动机定子绕组复用及电池加热控制方法


[0001]本专利技术属于新能源汽车锂电池加热
，具体涉及一种电动机定子绕组复用及电池加热控制方法。

技术介绍

[0002]近年来随着公众对环境问题的关注度不断提升，新能源汽车凭借低碳环保优势受到政策支持，国内主要的汽车企业也纷纷在新能源汽车上发力，包括在核心的电动汽车电池方面加大研发力度。
[0003]由于锂电池具有能量密度高，循环寿命长等优点，成为电动汽车驱动的首选，然而低温状态下电池内阻急剧增大，输出功率和可用能量大幅下降；此外，低温下电池难以充入电能，且充电时易生成锂枝晶，引发安全危害，极大地限制了锂离子电池在寒冷环境中的使用。
[0004]目前改善低温环境下锂离子电池性能的有效方法是对动力电池进行预热操作，常见的方法有宽线金属膜加热，电热膜加热等从外部加热的方法，需要经过接触传导，空气对流、液体传热等途径加热电池，需要较大的空间和较高的成本。中国专利(CN 113506934 A)提出了一种锂电池加热系统及加热方法，通过控制四个全控器件的通断以使锂电池内部产生自加热电流，以此调整充放电电流的大小及频率。然而该系统需要针对具体车型设计全新的装置，装置中的每个部件都是新增的，不但增加了生产成本，而且占用车辆内部空间，增加车体重量，不利于车载应用。
[0005]因此，亟需一种在电动汽车现有硬件资源的基础上实现电池加热控制的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供利用电动汽车现有硬件资源的一种电动机定子绕组复用及电池加热控制方法，以解决电动汽车在低温环境下锂离子电池使用性能降低加热速度慢的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术所设计的一种电动机定子绕组复用及电池加热控制方法，其特殊之处在于，将电动机三相定子绕组并联使用构成电机定子绕组组合电感，将其与逆变器(电机控制器)、电池组组合构成电池内部加热系统，使B1电池组和B2电池组通过电机绕组组合电感相互充放电，产生焦耳热对电池组进行内部加热；其中，
[0008]所述电池加热系统包括第一逆变器、第二逆变器、检测单元、控制单元和电机定子绕组组合电感，所述B1电池组与第一逆变器并联连接；所述B2电池组与第二逆变器并联连接；所述B1电池组的负极和B2电池组的负极连接；所述第一逆变器、第二逆变器的桥臂中点分别与电机绕组组合电感连接；
[0009]所述控制单元通过检测单元检测电池组的表面温度以及流经电机绕组组合电感的电流，并根据检测结果控制第一逆变器与第二逆变器中全控器件的通断，以使锂电池内部产生自加热电流，以及调整充放电电流的大小及频率。
[0010]优选地，所述电机定子绕组组合电感由单电机定子绕组并联构成，单电机定子绕组一端连接第一逆变器的桥臂中点，另一端连接第二逆变器的桥臂中点，第一逆变器上/下桥臂左右管同步导通使一端电路短接，第二逆变器上/下桥臂左右管同步导通使另一端电路短接，通过控制第一逆变器、第二逆变器上/下桥臂左右管同步导通，实现与桥臂中点相连的定子绕组之间的并联连接，以构成电机定子绕组组合电感。
[0011]优选地，所述电机定子绕组组合电感由双电机定子绕组串并联构成，第一逆变器、第二逆变器分别连接双电机中一个电动机的定子绕组，通过控制第一逆变器、第二逆变器的上/下桥臂左右管同步导通实现与桥臂中点相连的定子绕组之间的并联连接，两个与逆变器分别相连的定子绕组组合电感之间通过定子绕组Y接中点相连，构成相互串联连接的电机定子绕组组合电感跨接在两个逆变器组合桥臂中点之间。
[0012]优选地，所述电机定子绕组组合电感由多电机定子绕组并联构成，第一逆变器、第二逆变器由若干组逆变器并联构成，每组逆变器结构相同，第一逆变器、第二逆变器中的每组逆变器桥臂中点分别与电机绕组组合电感连接；
[0013]第一逆变器、第二逆变器中每组逆变器分别连接一个电动机定子绕组，通过控制逆变器上/下桥臂左右管同步导通实现与桥臂中点相连的定子绕组之间的并联连接；与第一逆变器中每组逆变器相连的定子绕组之间并联连接，形成第一并联电感，与第二逆变器中每组逆变器相连的定子绕组之间通过Y接中点并联连接，形成第二并联电感，将第一并联电感、第二并联电感通过Y接中点串联构成电机定子绕组组合电感。
[0014]优选地，与两个逆变器分别相连的外置电感之间设置有接触器KM，接触器KM的控制端与控制单元连接，所述控制单元控制接触器KM触点闭合/断开，以实现外置电感与逆变器组合桥臂之间电连接的闭合/断开。
[0015]优选地，电池加热过程中同步实施对B1电池组和B2电池组之间荷电状态的均衡控制，均衡控制通过调整充电周期T1与放电周期T2的比值T1/T2实现，具体过程如下：
[0016]在定子绕组组合电感电流期望值相同的情况下，测量B1电池组和B2电池组在各自放电/充电周期中电池端电压的平均值，计为U1和U2，则按照T2/T1＝U1/U2分配B1电池充电周期T1与B1电池放电周期T2之比。
[0017]优选地，所述B1电池组和B2电池组均接有负载，电池加热过程中B1电池组和B2电池组带负载并实施电池内部加热程序时，所述电池加热系统中B1电池组的充电周期T1与B1电池组放电周期T2的比值T1/T2根据加热过程中B1电池组与B2电池组所带负载的功率差额
△
P或所带负载的电流差额
△
I决定；，若所述B1电池组所带负载电流比B2电池组所带负载电流大
△
I，流过电感电流的期望值是I，则T2/T1＝I/(I+
△
I)，反之，若B1电池组所带负载电流比B2电池组所带负载电流小
△
I，则T2/T1＝I/(I
‑△
I)。
[0018]优选地，按照T2/T1＝k1*U1/U2+k2*I/(I+
△
I)或T2/T1＝k1*U1/U2+k2*I/(I
‑△
I)分配B1电池组充电周期T1与B1电池组放电周期T2之比，其中U1、U2为B1电池组和B2电池组在各自放电周期中电池端电压的平均值，K1、K2为预设或可实时调整的系数。
[0019]本专利技术还提出一种锂电池加热系统，所述锂电池加热系统执行上述的一种电动机定子绕组复用及电池加热控制方法。
[0020]本专利技术另外提出一种电动汽车，所述电动汽车包括电动机、B1电池组和B2电池组和锂离子电池加热系统，所述锂离子电池加热系统执行上述的一种电动机定子绕组复用及
电池加热控制方法。
[0021]相对于现有技术，本专利技术的有益效果包括：
[0022](1)本专利技术适用于低温下锂离子电池的内部预热，充分利用电动汽车现有硬件资源，对电动机定子绕组、逆变器复用，将电动机定子三相绕组并联使用构成电机定子绕组组合电感，将其与逆变器、电池组组合构成电池内部加热系统，电池组通过电机定子绕组组合电感相互进充电和放电，从而产生焦耳热对电池组进行内部加热。
[0023](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动机定子绕组复用及电池加热控制方法，其特征在于：将电动机三相定子绕组并联使用构成电机定子绕组组合电感，将其与逆变器/电机控制器、电池组组合构成电池内部加热系统，使B1电池组和B2电池组通过电机绕组组合电感相互充放电，产生焦耳热对电池组进行内部加热；其中，所述电池加热系统包括第一逆变器、第二逆变器、检测单元、控制单元和电机定子绕组组合电感，所述B1电池组与第一逆变器并联连接；所述B2电池组与第二逆变器并联连接；所述B1电池组的负极和B2电池组的负极连接；所述第一逆变器、第二逆变器的桥臂中点分别与电机绕组组合电感连接；所述控制单元通过检测单元检测电池组的表面温度以及流经电机绕组组合电感的电流，并根据检测结果控制第一逆变器与第二逆变器中全控器件的通断，以使锂电池内部产生自加热电流，以及调整充放电电流的大小及频率。2.根据权利要求1所述的一种电动机定子绕组复用及电池加热控制方法，其特征在于：所述电机定子绕组组合电感由单电机定子各相绕组并联构成，单电机定子绕组一端连接第一逆变器的桥臂中点，另一端连接第二逆变器的桥臂中点，第一逆变器上/下桥臂左右管同步导通使一端电路短接，第二逆变器上/下桥臂左右管同步导通使另一端电路短接，通过控制第一逆变器、第二逆变器上/下桥臂左右管同步导通，实现与桥臂中点相连的定子各相绕组之间的并联连接，以构成电机定子绕组组合电感。3.根据权利要求1所述的一种电动机定子绕组复用及电池加热控制方法，其特征在于：所述电机定子绕组组合电感由双电机定子绕组串并联构成，第一逆变器、第二逆变器分别连接双电机中一个电动机的定子绕组，通过控制第一逆变器、第二逆变器的上/下桥臂左右管同步导通实现与桥臂中点相连的这个电机定子各相绕组之间的并联连接，与第一、第二逆变器分别相连的两个电机定子绕组组合电感之间通过电机定子绕组Y接中点相连，构成相互串联连接的电机定子绕组组合电感跨接在两个逆变器组合桥臂中点之间。4.根据权利要求1所述的一种电动机定子绕组复用及电池加热控制方法，其特征在于：所述电机定子绕组组合电感由多电机定子绕组并联构成，第一逆变器、第二逆变器由若干组逆变器并联构成，每组逆变器结构相同，第一逆变器、第二逆变器中的每组逆变器桥臂中点分别与电机绕组组合电感连接；第一逆变器、第二逆变器中每组逆变器分别连接一个电动机定子绕组，通过控制逆变器上/下桥臂左右管同步导通实现与桥臂中点相连的定子各相绕组之间的并联连接；与第一逆变器中每组逆变器相连的定子绕组之间通过电机定子绕组Y接中点相连实现并联连接，形成第一并联电感，与第二逆变器中每组逆变器相连的定子绕组之间通过电机定子绕组Y接中点相连实现并联连接，形成第二并联电感，将第一并联电感、第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘芙蓉，罗承威，谢长君，干煜，刘镇豪，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：