[发明专利]一种基于超级电容的储能式动力电池加热设备

说明书

本发明公开一种基于超级电容的储能式动力电池加热设备，其特征在于包括用于存储电能和提供大电流输出的超级电容组，用于双向可控地输出大功率电流脉冲的双向脉冲发生模块，用于对超级电容充放电进行管理的CMS模块，用于和电动汽车功率单元建立通讯连接的通讯模块，以及控制双向脉冲发生模块的脉冲输出方向和输出功率的控制模块。本发明加热设备基于超级电容储能，其所有器件均满足宽温运行需求，安全工作温度范围宽，可在‑40℃～+80℃范围内正常工作，非常适用于低温工作环境，其加热效率高，加热均匀，寿命长，安全性高，可高倍率充放电，能有效降低系统的成本。

技术领域

本发明涉及一种基于超级电容的储能式动力电池加热设备，属于电动汽车动力电池技术领域。

背景技术

电动汽车因其节能环保，动力充沛，使用成本低，正在被越来越多的人所接受。近年来，随着电池技术的发展，电动汽车续航里程的短板正在逐渐补齐，电动汽车的活动半径在逐渐增大。

目前主流电动车动力电池配备的是锂离子电池，低温环境下锂离子电池存在充放电特性差，特别是低温充电困难的问题，给电动车主，尤其是北方地区的车主造成了非常不好的使用体验。低温充电时，电池自身阻抗会显著增加，不同温度下，放电容量与平台电压的曲线图如图1所示。同时有析锂的问题出现，对电池寿命和电池安全造成了极大的威胁。因此，低温环境的电池性能问题和安全问题仍然是阻碍电动汽车发展的主要因素之一，需要尽量避免在低温下对电池进行高倍率的充电。

为了解决低温充电的问题，目前主要有两种方式：

第一、外部加热法，包括使用加热套加热法，热管加热法，PTC加热，气体加热，液体加热等，均为通过外部热量来提升电池本体温度为目标。外部加热法是从外往内加热电池，存在加热时间长，电池组在一个相对封闭的空间内，对流困难，能耗大，效率低，受热不均匀等问题。

第二、交流加热法。该方法是借助市电的频率(50Hz)对电池加热，因为交流加热只有在大倍率充电情况下才会有较好的加热效果，所以对配电具有较高的要求，且一般情况下市电的保护措施并不完善，实际的使用的安全性并不能保证，所以基本上还是在实验验证，实际应用中使用的较少。

发明内容

为了克服现有技术中动力电池加热方法存在的缺陷，本发明提供一种基于超级电容的储能式动力电池加热设备。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于超级电容的储能式动力电池加热设备，其特征在于包括：

超级电容组，由若干超级电容通过串并联组合而成，用于存储电能和提供大电流输出；

双向脉冲发生模块，连接超级电容组和电动汽车动力电池组，用于双向可控地输出大功率电流脉冲；

CMS模块，用于对超级电容充放电进行管理，将超级电容的充放电信息反馈给控制模块；

通讯模块，用于和电动汽车功率单元建立通讯连接，获取电动汽车动力电池组充放电信息反馈给控制模块；

控制模块，采集双向脉冲发生模块的电压、电流、温度信息，结合CMS模块以及通讯模块反馈的信息，控制双向脉冲发生模块的脉冲输出方向和输出功率。

优选地，所述双向脉冲发生模块包括输入电容、第一开关管、第二开关管、滤波电感和输出电容，所述输入电容连接在所述超级电容组正负端之间，所述第一开关管和第二开关管串联后与所述输入电容并联，所述第一开关管和第二开关管的串联点经所述滤波电感、所述输出电容连接至电动汽车动力电池组，所述第一开关管和第二开关管的控制端分别连接至所述控制模块。

本发明有益效果：

1、本发明加热设备基于超级电容储能，其所有器件均满足宽温运行需求，安全工作温度范围宽，可在-40℃～+80℃范围内正常工作，非常适用于低温工作环境。