[实用新型]一种升压式动力电池模块交流电低温加热电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电动汽车电池管理技术领域，尤其是涉及一种升压式动力电池模块交流电低温加热电路。

背景技术

动力电池作为制约电动汽车发展的关键部件，迎来了前所未有的发展机遇，锂离子电池具有工作电压高、质量轻、比能量高、循环寿命长、快速充电等优良特性，被认为是未来几年电动汽车用电源的重要发展方向，并且在移动式电子设备以及国防军工等高新技术中得到了越来越广泛的应用。尽管锂离子电池因其诸多的优点而得到广泛的应用，但是锂离子电池应用领域拓宽的同时，也暴露了一些问题，锂离子电池低温性能始终差强人意，限制了电池的使用范围。常用的电动汽车锂离子动力电池在-10℃时，容量及工作电压会明显降低，-20℃时性能会明显恶化，放电比容量骤降，仅能保持常温时比容量的30％左右。在温度低的季节和地区，锂离子电池性能发挥受到了极大的限制，特别是对电动汽车的使用。锂离子电池低温性能的缺陷在很大程度上限制了其在动力电池领域的广泛应用。

目前，国内外的关于锂离子电池低温研究并不多，特别是国内的电池低温预加热研究更是风毛麟角，且国内的电池低温预加热主要集中在加热膜加热，宽线法加热等外部加热方法，外部加热不仅能量消耗大，造成电池容量的过度浪费，同时加热效果差，温度梯度大，加热时间长等缺点。国外的关于电池预加热的主要集中在电池的内部加热，利用电池的内阻，不需外部任何加热装置，节省成本，结构简单。但不管是外部加热还是内部加热研究都处于研究的初步阶段，并未深入探讨其内部变化及电池产热规律。

多孔电极和浓缩溶液理论是解释电池充放电过程中，电池内部微观变化和反应过程的一套理论体系，利用多孔电极理论，我们可以找到低温下电池性能恶化的原因，进而避开导致电池性能恶化的因素，通过电池EIS的测量，可以确定电池内部电子及离子在不同阶段时所对应的频率或时间常数。在此基础上，确定电池充放电的频率，可有效地避免离子在固相中的扩散过程，利用电池的自身内阻，使用高频交流电来对电池进行加热，从而避免负极枝晶的形成。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种升压式动力电池模块交流电低温加热电路。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种升压式动力电池模块交流电低温加热电路，所述的动力电池模块包括电池模块B1、B2，所述的低温加热电路包括开关管M1、M2、M3、M4，变压器T，二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8，开关管驱动电路，温度传感器和微控制器，所述的温度传感器分别连接电池模块B1、B2和微控制器，所述的微控制器与开关管驱动电路连接，所述的开关管驱动电路分别连接开关管M1、M2、M3、M4，所述的开关管M1分别连接B1负极、D2阳极、D4阳极、D1阳极和变压器T初级侧，所述的开关管M2分别连接D2阴极、变压器T初级侧、D1阴极、D3阴极和B1正极，所述的开关管M3分别连接D6阳极、D8阳极、B2负极、D7阳极和变压器T次级侧，所述的开关管M4、分别连接D8阴极、变压器T次级侧、D5阴极、D7阴极和B1正极，所述的D3阳极、D4阴极均与变压器T初级侧连接，所述的D5阳极、D6阴极均与变压器T次级侧连接。

所述的变压器T包括初级线圈L1和次级线圈L2、L3，所述的初级线圈L1的一端分别连接M2、D3阳极和D2阴极，另一端分别连接M1、D1阳极和D4阴极，所述的次级线圈L2的一端连接D5阳极，另一端分别连接M3、D6阴极和D7阳极，所述的次级线圈L3的一端分别连接M4和D8阴极，另一端分别连接M3、D6阴极和D7阳极。

所述的初级线圈L1线圈匝数n₁、次级线圈L2线圈匝数n₂和次级线圈L3线圈匝数n₃满足关系式：n₂>n₁>n₃。

所述的开关管M1、M2、M3、M4均为半导体开关管器件。

所述的半导体开关管器件包括MOSFET。

所述的温度传感器为热电偶或者红外感应器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1)本实用新型是利用高频充放电控制进行电池自身进行加热，由于锂离子电池内阻的存在及电化学反应的机理，在电池循环充放电过程中，会产生热量，从而从内部给电池加热，使电池温度更均匀；而传统方式通过外部装置加热，靠电池壳壁来传递热量，相比之下，本实用新型的能量损耗小，效率更高，温升更均匀；