高效电池脉冲充放电控制电路模块、系统及脉冲加热方法与流程

本发明涉及电池加热，尤其涉及一种高效电池脉冲充放电控制电路模块、系统及脉冲加热方法。

背景技术：

1、在电池共享的行业中，会使用不同电压的电池或储能装置来存储、释放电能。

2、众所周知，电池充电的过程会受到环境温度等条件的限制，比如在低温环境下，电池的充电效率会大大降低。为了提升电池的温度，一般采用外置加热器的方式，但这不仅会增加成本，同时还会引起热不平衡的问题，不利于电池的长久使用。

3、后来，有人提出采用脉冲加热的方式可以解决此类问题，通过充放电的过程实现电池的自加热，但为了防止因母线侧电压抬升过高而存在风险，其需要额外增加负载以在电池放电的过程吸收能量，导致增加了脉冲加热的损耗。

4、因此，需要对现有技术进行改进。

5、以上信息作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供一种高效电池脉冲充放电控制电路模块、系统及脉冲加热方法，以解决现有技术的不足。

2、为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种高效电池脉冲充放电控制电路模块，连接在电源与电池之间，包括第一mos管q1、第二mos管q2、第三mos管q3、第四mos管q4、第五mos管q5、第六mos管q6、电感l1、第一电阻r1、第二电阻r2、第一采样电路、第二采样电路以及dsp芯片；其中，

4、所述第一mos管q1的d极作为电源输入端正极v_i n+与电源的正极连接，所述第一mos管q1的s极与所述第三mos管q3的d极连接；所述第三mos管q3的s极作为电源输入端负极v_i n-与电源的负极连接；

5、所述第二mos管q2的d极与所述第五mos管q5的d极连接，所述第二mos管q2的s极与所述第四mos管q4的d极连接；所述第四mos管q4的s极与所述第二电阻r2串联后作为电源输出端负极v_out-与电池的负极连接；

6、所述第五mos管q5的s极与所述第六mos管q6的s极连接，所述第六mos管q6的d极作为电源输出端正极v_out+与电池的正极连接；

7、所述电感l1的一端连接在所述第一mos管q1与所述第三mos管q3之间，所述电感l1的另一端连接在所述第二mos管q2与所述第四mos管q4之间；

8、所述第一电阻r1的一端与所述第三mos管q3的s极连接，所述第一电阻r1的另一端与所述第四mos管q4的s极连接；

9、所述第一采样电路并联在所述第一电阻r1的两端，所述第二采样电路并联在所述第二电阻r2的两端，所述dsp芯片分别与所述第一采样电路、第二采样电路连接。

10、进一步地，所述高效电池脉冲充放电控制电路模块，还包括电容c1；

11、所述电容c1的一端与所述第二mos管q2的d极连接，所述电容c1的另一端与所述第四mos管q4的s极连接。

12、第二方面，本发明提供一种高效电池脉冲充放电控制系统，包括电源、电池以及如上述第一方面所述的高效电池脉冲充放电控制电路模块；

13、所述电池的数量为至少两个，每个所述电池分别通过一个所述高效电池脉冲充放电控制电路模块与所述电源连接以进行充电。

14、第三方面，本发明提供一种高效电池脉冲加热方法，所述方法基于如上述第二方面所述的高效电池脉冲充放电控制系统实现，所述方法包括：

15、s101、在未充满的电池进入脉冲加热模式后，对于未充满的电池的每次电流变化都按照以下自适应函数公式计算每个电流工作点的ffit值：

16、ffit＝|a*ploss+b*△ubus|；其中，ffit为自适应函数公式的输出结果，△ubus为母线电压的变化差值，ploss为脉冲加热损耗，a和b分别为脉冲加热和母线电压值的权重系数；

17、s102、对计算出的每个电流工作点的ffit值进行筛选；

18、s103、根据计算出的多个电流工作点的ffit值，确定未充满的电池所对应的高效电池脉冲充放电控制电路模块的最优运行工况；

19、s104、控制未充满的电池所对应的高效电池脉冲充放电控制电路模块按照最优运行工况进行运行。

20、进一步地，所述高效电池脉冲加热方法中，步骤s101具体为：

21、在未充满的电池进入脉冲加热模式后，每隔一定时间，对于未充满的电池的每次电流变化都按照以下自适应函数公式计算每个电流工作点的ffit值：

22、ffit＝|a*ploss+b*△ubus|；其中，ffit为自适应函数公式的输出结果，△ubus为母线电压的变化差值，ploss为脉冲加热损耗，a和b分别为脉冲加热和母线电压值的权重系数。

23、进一步地，所述高效电池脉冲加热方法中，在步骤s101之前，所述方法还包括：

24、判断环境的温度是否低于预设的温度阈值；

25、若是，则控制未充满的电池进入脉冲加热模式；

26、若否，则返回执行所述判断环境的温度是否低于预设的温度阈值的步骤。

27、7、根据权利要求4所述的高效电池脉冲加热方法，其特征在于，步骤s102具体包括：

28、s1021、判断计算出的每个电流工作点的ffit值是否小于对应的上一个电流工作点的ffit值；若是，则执行步骤s1023，若否，则执行步骤s1022；

29、s1022、舍弃当前电流工作点的ffit值；

30、s1023、继续判断当前电流工作点的ffit值与上一个电流工作点的ffit值的差值是否大于预设的差值阈值；若是，则执行步骤s103，若否，则返回执行步骤s1022。

31、进一步地，所述高效电池脉冲加热方法中，步骤s103具体包括：

32、s1031、从计算出的多个电流工作点的ffit值中选取最小值；

33、s1032、将最小值对应的运行工况确定为未充满的电池所对应的高效电池脉冲充放电控制电路模块的最优运行工况。

34、进一步地，所述高效电池脉冲加热方法中，在步骤s104之后，所述方法还包括：

35、s105、获取电池当前的soc；

36、s106、将电池当前的soc值与最优的soc目标值进行比较，判断电池当前的soc值是否小于最优的soc目标值；若是，则执行步骤s107，若否，则执行步骤s108；

37、s107、在最优运行工况对应的最优电流的基础上增加充电电流；

38、s108、继续判断电池当前的soc值是否大于最优的soc目标值；若是，则执行步骤s108，若否，则执行步骤s110；

39、s108、在最优运行工况对应的最优电流的基础上增加放电电流；

40、s110、保持最优运行工况对应的最优电流。

41、进一步地，所述高效电池脉冲加热方法中，在步骤s109和s110之后，所述方法还包括：

42、s111、判断系统的整体功率是否可以满足全部未充满的电池的脉冲加热；若是，则执行步骤s112，若否，则执行步骤s113；

43、s112、全部未充满的电池的同时进行脉冲加热，且由电源通过每个高效电池脉冲充放电控制电路模块给对应的电池充电，每个电池再通过h桥电路反向向对应的高效电池脉冲充放电控制电路模块放电；

44、s113、按照soc值先到最优的soc目标值则先进行脉冲加热的规则，控制全部未充满的电池分别进行脉冲加热，且当其中一个高效电池脉冲充放电控制电路模块进行放电时，另一个高效电池脉冲充放电控制电路模块同步进行充电，以进行能量间的交互。

45、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

46、本发明提供的一种高效电池脉冲充放电控制电路模块、系统及脉冲加热方法，通过提供可实现双向boost和buck充放电功能的充放电控制电路模块，并将其设置于电源与电池之间，使得电池在低温环境下充电时，可采用脉冲加热模式，并以电路本身或者整柜中的其它模块为对象进行充放电过程，无需增加额外的负载，从而短时间内实现电池升温的目的，提高电池的加热效率及后续充电效率。