[发明专利]脉冲加热过程中直流侧电压及电流确定方法、系统及车辆

说明书

本发明公开了一种脉冲加热过程中直流侧电压及电流确定方法、系统及车辆，其通过高频采样，并结合各相定子绕组的功率开关状态值计算各相平均电流，再配合直流平均电压、功率开关的开关频率查表得到脉冲加热过程中直流侧电流，将直流平均电压作为脉冲加热过程中直流侧电压，从而能得到脉冲加热过程中准确的直流侧电压及电流。将该脉冲加热过程中直流侧电压及电流通过CAN报文形式发送给电池管理系统，能协助电池管理系统进行更精确的动力电池SOC计算以及其他控制功能。

技术领域

本发明属于动力电池加热技术领域，具体涉及一种脉冲加热过程中直流侧电压及电流确定方法、系统及车辆。

背景技术

随着新能源汽车行业的蓬勃发展，电动汽车的应用场景也越来越广泛。然而，在极寒条件下，由于动力电池的固有特性，电动汽车的动力电池在低温条件下会出现电压下降、放电能力降低等问题，这将极大地限制电动汽车在低温环境下的使用，为了解决上述问题，需要将动力电池快速加热到适当温度。

因电动汽车的电机系统与动力电池的两端相连，并且其内部所用的六个功率开关具有高频通断的特性，且电机定子绕组具有电感特性，这为实现动力电池脉冲加热提供了硬件基础。通过控制六个功率开关的通断，控制流经动力电池的脉冲电流来对电芯进行加热，即：脉冲加热技术。脉冲加热的原理是通过斩波的方式，利用电机定子绕组的电感特性，在电机定子绕组有电流通过时，关断功率开关，从而让功率开关的续流回路实现电流的回馈，形成脉冲电流。该方法比传统外部热传导加热方式效率更高，所需成本更低。

然而，脉冲加热时直流侧电流周期性波动大（±500A），频率高（约为500 Hz ~2000Hz），当前电池管理系统使用的电流传感器、电压传感器采集周期长（约10ms），使得电池管理系统获取到的脉冲加热电流（即直流侧电流）、电压（即直流侧电压）不准确，最终导致采用安时积分计算的动力电池SOC偏差较大。

CN113829894A公开了一种动力电池高频脉冲加热过程中的脉冲电流确定方法及系统，其涉及电流的计算，但计算精度上存在较大误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种脉冲加热过程中直流侧电压及电流确定方法、系统及车辆，以得到准确的直流侧电压及电流。

当电机控制器内的控制模块控制某些功率开关导通时，动力电池输出电流经过电机的三相定子绕组，此时三相电流正向增加，当电流增加到一定值后关断原导通的功率开关，此时三相定子绕组保持电流不变，导致电流续流流回动力电池；期间三相电流大小由小变大，再由大到小，但电流方向不变；然后直流侧电流会根据功率开关的开关状态，形成方向相反的电流，从而产生脉冲电流。

本发明所述的一种脉冲加热过程中直流侧电压及电流确定方法，包括：

在动力电池脉冲加热过程中，获取三相电流传感器以预设的采样频率f₁采集的电机的U相电流、V相电流、W相电流，获取电压传感器以预设的采样频率f₁采集的直流电压，记录采集时三相桥臂的六个功率开关的开关状态；其中，f₁≥5*f，f为预设的功率开关的开关频率。

确定采集时三相定子绕组的功率开关状态值：若采集时与第一相定子绕组连接的上桥臂功率开关导通，且与第二相、第三相定子绕组分别连接的两个下桥臂功率开关导通，则使采集时第一相定子绕组的功率开关状态值为+1，第二相、第三相定子绕组的功率开关状态值都为-1；若采集时与第一相定子绕组连接的上桥臂功率开关断开，且与第二相、第三相定子绕组分别连接的两个下桥臂功率开关断开，则使采集时第一相定子绕组的功率开关状态值为-1，第二相、第三相定子绕组的功率开关状态值都为+1；其中，第一相定子绕组为U相定子绕组或者V相定子绕组或者W相定子绕组。

统计CAN报文周期T内采集的三相电流个数n、直流电压个数n；其中，。