一种电池快速加热系统及其方法以及充电站技术方案

本发明专利技术公开了一种电池快速加热系统及其方法以及充电站，包括充电桩，所述充电桩通过充电开关、直流电缆、充电终端向车辆电池充电，所述直流电缆连接依次串联的控制开关、双向DCDC单元和储能电池；所述电池快速加热系统具有充电模式、储能模式和加热模式；所述加热模式中，断开充电开关，闭合控制开关，控制双向DCDC以低频率进行双向充放电操作，使储能电池与车辆电池之间进行能量互换，以快速加热车辆电池；本发明专利技术对汽车电池加热速度快，加热均匀，损耗小，并且在限电或特殊情况下，还能作为储能电池向外提供电能，使用方式灵活，极大地提高了超充桩设备的充电效率和资源利用率。高了超充桩设备的充电效率和资源利用率。高了超充桩设备的充电效率和资源利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种电池快速加热系统及其方法以及充电站


[0001]本专利技术涉及充电设备，尤其涉及一种电池快速加热系统及其方法、以及充电站。

技术介绍

[0002]与传统燃油车相比，新能源汽车的快速能源补给成了消费者购车最关心的问题。目前市场上已推行出各种功率等级的液冷超充桩，液冷超充桩的功率一般大于等于360KW，可实现5分钟补给200KM的续航里程，拉平与燃油车的用户体验。但电池也能影响到新能源汽车的快速充电情况，比如低温情况下电池会发生析锂现象，造成新能源电池充电和蓄电能力下降，即使超充桩功率再大，电池也无法支持快速补给。
[0003]在低温充电时，电池负极颗粒表面析出金属锂，锂金属与电解液反应致使SEI膜增厚。一方面增加了电池的SEI膜阻抗，另一方面，负极中可用活性锂离子的减少会导致动力电池容量不可逆的衰减。因此锂电池的充电和蓄电能力会下降，严重影响电池性能，也会影响电池的充电速率。
[0004]目前的解决方法主要采用PTC设备加热电池升温，但现有的电池加热方式存在一下缺陷：加热速度慢、损耗大、加热温度不均匀等。
[0005]因此，如何设计一种加热速度快，加热均匀，损耗小的电池加热系统是业界亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术提出一种电池快速加热系统及其方法以及充电站。
[0007]本专利技术采用的技术方案是设计一种电池快速加热系统，包括充电桩，所述充电桩通过充电开关、直流电缆、充电终端向车辆电池充电，所述直流电缆连接依次串联的控制开关、双向DCDC单元和储能电池；所述电池快速加热系统具有充电模式、储能模式和加热模式；所述充电模式中，闭合充电开关，充电桩通过充电开关、直流电缆、充电终端向车辆电池充电；所述储能模式中，闭合充电开关和控制开关，充电桩通过充电开关、直流电缆、控制开关、双向DCDC单元向储能电池充电；所述加热模式中，断开充电开关，闭合控制开关，控制双向DCDC以低频率进行双向充放电操作，使储能电池与车辆电池之间进行能量互换，以快速加热车辆电池。
[0008]所述双向DCDC单元包括连接所述储能电池的储能电池侧转换模块、耦合连接所述车辆电池的车辆电池侧转换模块，储能电池侧转换模块中功率开关的导通相位与车辆电池侧转换模块中功率开关的导通相位之间存在相位差，增大所述相位差可以增大储能电池向车辆电池的充电电流。
[0009]所述充电桩包括依次串联的第一充电开关S1、第一直流电缆、第一充电终端1，以及依次串联的第二充电开关S2、第二直流电缆、第二充电终端2，第一直流电缆与所述双向DCDC之间设有第一控制开关S3，第二直流电缆与所述双向DCDC之间设有第二控制开关S4。
[0010]所述电池快速加热系统还包括馈电模式，在所述馈电模式中，断开充电开关，闭合控制开关，储能电池通过双向DCDC单元向车辆电池充电；所述储能电池为电池保障车。
[0011]本专利技术还设计了一种电池快速加热系统的控制方法，所述系统采用上述的电池快速加热系统，所述控制方法包括加热系统连接车辆后，采集车辆电池温度，根据车辆电池温度决定是否进入所述加热模式。
[0012]将所述车辆电池温度与下限温度和上限温度做比较；当车辆电池温度低于下限温度时，进入加热模式；当车辆电池温度高于上限温度时，进入充电模式。
[0013]在一个实施方案中，所述控制方法包括如下步骤：
[0014]步骤1、采集车辆电池温度；
[0015]步骤2、判断车辆电池温度是否小于下限温度，是则转步骤3，否则转步骤8；
[0016]步骤3、进入加热模式，转步骤7；
[0017]步骤7、判断车辆电池温度是否大于上限温度，是则转步骤8，否则转步骤3；
[0018]步骤8、进入充电模式。
[0019]所述加热模式中，采集车辆电池的负极参考电位，将所述负极参考电位与阈值电位做比较，低于阈值电位时增加相位差，高于阈值电位时不调整相位差。
[0020]在另一个实施方案中，所述控制方法包括如下步骤：
[0021]步骤1、采集车辆电池温度；
[0022]步骤2、判断车辆电池温度是否小于下限温度，是则转步骤3，否则转步骤8；
[0023]步骤3、调用默认相位差，按默认相位差进入加热模式；
[0024]步骤4、采集车辆电池的负极参考电位；
[0025]步骤5、将所述负极参考电位与阈值电位做比较，低于阈值电位时转步骤6，高于阈值电位时转步骤7；
[0026]步骤6、增加所述相位差(延时n秒；)；
[0027]步骤7、判断车辆电池温度是否大于上限温度，是则转步骤8，否则转步骤3；
[0028]步骤8、进入充电模式。
[0029]本专利技术还设计了一种充电站，所述充电站包括充电桩，所述充电桩包括上述的电池快速加热系统，该系统采用上述的电池快速加热系统的控制方法。
[0030]本专利技术提供的技术方案的有益效果是：
[0031]本专利技术对汽车电池加热速度快，加热均匀，损耗小，并且在限电或特殊情况下，还能作为储能电池向外提供电能，使用方式灵活，极大地提高了超充桩设备的充电效率和资源利用率。
附图说明
[0032]下面结合实施例和附图对本专利技术进行详细说明，其中：
[0033]图1是较佳实施例原理框图；
[0034]图2是加热模式中能量流动示意图；
[0035]图3是充电模式中能量流动示意图；
[0036]图4是双向DCDC硬件拓扑示意图；
[0037]图5是储能电池侧驱动超前于车载电池侧驱动的示意图；
[0038]图6是储能电池侧驱动滞后于车载电池侧驱动的示意图；
[0039]图7是加热模式控制流程示意图；
[0040]图8是加热模式带析锂检测控制流程示意图。
具体实施方式
[0041]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0042]本专利技术提出一种电池快速加热系统，在现有液冷充电桩基建架构基础上，增加一路公共的双向DCDC电源模块和一块储能电池，通过电源管理单元(Power Management Unit,PMU)实时采样电池温度，识别锂电负极参考电位，电池温度不满足超充标准时对电池进行脉冲加热，迅速抬升电池温度，满足超充充电需求后脱离整车电池充电，会作为公共资源待机备用，等待下一辆车充电为其加热电池；该设备也充当储能系统，在限电或特殊情况下完成储能电池向终端设备提供能量的作用。
[0043]本专利技术公开了一种电池快速加热系统，参看图1示出的较佳实施例原理框图，所述系统包括充电桩，所述充电桩通过充电开关、直流电缆、充电终端向车辆电池充电，所述直流电缆连接依次串联的控制开关、双向DCDC单元和储能电池；所述电池快速加热系统具有充电模式、储能模式和加热模式；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池快速加热系统，包括充电桩，其特征在于，所述充电桩通过充电开关、直流电缆、充电终端向车辆电池充电，所述直流电缆连接依次串联的控制开关、双向DCDC单元和储能电池；所述电池快速加热系统具有充电模式、储能模式和加热模式；所述充电模式中，闭合充电开关，充电桩通过充电开关、直流电缆、充电终端向车辆电池充电；所述储能模式中，闭合充电开关和控制开关，充电桩通过充电开关、直流电缆、控制开关、双向DCDC单元向储能电池充电；所述加热模式中，断开充电开关，闭合控制开关，控制双向DCDC以低频率进行双向充放电操作，使储能电池与车辆电池之间进行能量互换，以快速加热车辆电池。2.如权利要求1所述的电池快速加热系统，其特征在于，所述双向DCDC单元包括连接所述储能电池的储能电池侧转换模块、耦合连接所述车辆电池的车辆电池侧转换模块，储能电池侧转换模块中功率开关的导通相位与车辆电池侧转换模块中功率开关的导通相位之间存在相位差，增大所述相位差可以增大储能电池向车辆电池的充电电流。3.如权利要求1所述的电池快速加热系统，其特征在于，所述充电桩包括依次串联的第一充电开关S1、第一直流电缆、第一充电终端1，以及依次串联的第二充电开关S2、第二直流电缆、第二充电终端2，第一直流电缆与所述双向DCDC之间设有第一控制开关S3，第二直流电缆与所述双向DCDC之间设有第二控制开关S4。4.如权利要求1所述的电池快速加热系统，其特征在于，所述电池快速加热系统还包括馈电模式，在所述馈电模式中，断开充电开关，闭合控制开关，储能电池通过双向DCDC单元向车辆电池充电；所述储能电池为电池保障车。5.一种电池快速加热系统的控制方法，其特征在于，所述系统采用权利要求1至4任一项所述的电池快速加热系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯颖盈，徐金柱，王璞，
申请(专利权)人：深圳威迈斯新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：