[发明专利]一种基于移相全桥同步整流的车载电池充电加热控制方法

说明书

本发明提供了一种基于移相全桥同步整流的车载电池充电加热控制方法，其在常见车载充电机中现成的电力电子元件基础上，仅需在变压器副边增加一个功率开关器件与两个继电器即可搭建出方法所需的电路结构，通过继电器能够灵活地得到用于执行电池交流内部加热、直流充电与放电控制的相应拓扑。通过对PWM调制过程执行闭环反馈控制，本发明能够实现车辆在极寒环境下迅速加热电池，相对于现有技术其过程更容易控制并能显著提高加热效率及均匀性。

技术领域

本发明属于车载电池充电与加热技术领域，具体涉及一种基于移相全桥同步整流的车载电池充电加热控制方法。

背景技术

由于车载电池在使用时无法始终保持处于其所需要的正常范围，在低温环境中常会发生性能衰减，为此现有技术中主要通过设置外部加热设备或利用电池执行交流加热循环的方式应对严寒环境。然而，这些现有技术仍存在诸多不足，譬如外部加热设备比如会挤占车上空间并提高成本，且加热效率普遍无法满足迅速升温的需要。使用车上电机中的三相绕组实现的电池交流内部加热虽然加热效率有所提高，但容易产生额外扭矩导致电机堵转等安全隐患。因此，如何有效结合两种电池加热方式的优点，使温升率、能耗效率与安全性得以兼顾，是本领域有待解决的重要问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于移相全桥同步整流的车载电池充电加热控制方法，首先利用车载充电机变压器的副边电路搭建以下电路结构：

副边电路中副边绕组的两端分别与第一、第二两个开关管的集电极连接，两开关管的发射极均与副边输出的负线相连；副边绕组的中点引出两路，一路通过一副边电感、电流传感器与副边输出的负线相连，另一路与第三个开关管的发射极连接，第三个开关管的集电极通过一单刀单掷继电器SW1与一单刀双掷继电器SW2的第一触点与电池模组E2的正极连接；SW2的第二触点与副边输出的负线连接，其公共触点与电池模组E1的负极连接；所述电池模组E1的正极与副边输出的正线相连，电池模组E2的负极与副边输出的负线相连，各电池模组分别与一电容并联；

上述结构搭建完成后，采集动力电池的电压、电流、温度数据并计算SOC，判断是否具有充电或行车需求并分别执行以下相应的控制：

首先判断动力电池温度是否过低存在加热需求，如果判断为是，则控制继电器SW1闭合且继电器SW2的公共触点与第二触点连接，使所述变压器的原边无电流输出，副边电路构成双向升降压电路形式，执行PWM调制控制副边电路中三个开关管通断，来切换回路中的电流方向使电池模组执行交流内部加热循环；

如果判断不需要加热，则控制继电器SW1断开且继电器SW2的公共触点与第一触点连接以进入充电模式或放电模式；充电模式中，变压器的原副边电路构成移相全桥同步整流模块，通过车上的充电接口输入工频交流电源并执行PWM调制进行整流后对电池模组直流充电；行车模式中，控制所述动力电池执行车辆上电操作，对车辆电机逆变器输出电能并驱动电机工作。

进一步地，所述电池模组E1与E2具体在充电模式下由所述继电器SW2的公共触点与第一触点闭合形成串联，在加热模式下则相互断开；在加热模式下，副边电路中的第一与第二开关管同步执行导通与截止的动作并与第三开关管配合，使电池模组E1和E2与副边电感相互授受电力以执行交流内部加热循环，并在E1升温过程中同步将热量传递给E2。

进一步地，在加热模式中，通过实时采集各电池模组的电压及温度并计算最优的加热电流幅值，对计算结果与各模组实际输出电流之间的误差分别执行跟踪，提供PWM调制的参考电压指令来实现闭环反馈控制；

在充电模式中，通过实时采集各电池模组的电压及温度并计算充电电流、电压幅值，对计算结果与各模组实际电流、电压之间的误差分别执行跟踪，提供PWM调制的参考电压指令来实现闭环反馈控制。

进一步地，加热模式或充电模式中的闭环反馈控制可选用PID控制或者模糊控制来得到参考电压指令。