[发明专利]一种无线充电加热系统、充电系统、加热方法及充电方法

说明书

本发明公开了一种无线充电加热系统、充电系统、加热方法及充电方法，涉及电动汽车无线充电技术领域，其中，无线充电加热系统包括：锂离子电池堆；电池堆电源变频器，与所述锂离子电池堆连接，用于将所述锂离子电池堆输出的直流转换为高频交变电流；加热系统开关，与所述电池堆电源变频器连接，用于控制所述高频交变电流的通或断；加热线圈，与所述加热系统开关连接，用于对所述锂离子电池堆加热；单片机，与所述锂离子电池堆、所述电池堆电源变频器以及所述加热系统开关连接，用于监测锂离子电池堆的温度并控制所述电池堆电源变频器以及所述加热系统开关的工作状态。本发明中的上述方案涡流加热效率较高，加热温升速率快。

技术领域

本发明涉及电动汽车无线充电技术领域，特别涉及一种无线充电加热系统、充电系统、加热方法及充电方法。

背景技术

随着电动汽车领域的发展，电动汽车的锂离子电池在冬季低温下的续航和使用寿命衰减的现象得到越来越广泛的关注，当温度降低到零摄氏度以下时，锂离子电池由于内部电解质性能和电极电化学反应速率的降低，使电池的使用容量和输出功率骤减；此外如果在这种情况下对电池强行充电，会导致锂离子以固相形态沉积在负极和固相电解质界面，加速电池的寿命衰减，若沉积的锂以枝晶形态不断发展，会有电池内部短路的隐患引发电池失火或者爆炸的危险。因此设计一套能够在低温下方便快捷冷启动预热方式和充电的方式是提升电动汽车续航里程和提高电动汽车市场占有率的关键。

目前的锂离子电动汽车低温加热方式主要采取电加热、热泵空调预热和热流体加热的方式。例如邢程等人在“电池加热膜及电池模组”专利中(专利号202222713253.6)设计了在电池侧面附上一层正温度系数的加热膜，加热膜的电阻随温度的升高变大，当温度达到一定值时，加热膜电阻也增加到相应的值，导致加热膜中电流太小而停止加热，以此来实现自动使电池保持温度的效果。该设计利用电阻值与温度正相关的加热膜来实现自动控温的电池组低温加热方法，结构简单，成本较低。但是在快速加热应用场景中，外部加热方式规避不了在与电池接触边界上产生的大热流密度的缺点，会导致单体电池在径向的温度分布不均匀，因此应用场景受到限制。

例如徐长成等人在“一种动力电池液体加热与冷却系统”专利中(专利号201810924280.3)设计了一套集成低温加热和高温冷却的动力电池液体热管理系统，通过不同的电磁阀引导液冷板内流体与半导体制冷片的冷端和热端组成不同的流通回路，温度较低时，电子阀控制冷却液循环使制冷片的热端工作加热冷却液，温度较高时，经过循环使冷端工作，电子阀控制冷却液在冷却回路中流通以降低电池的温度。该方法利用一套系统集成了全季候的热管理功效，大大提高了电动汽车的能量密度。但是考虑到市场上热电制冷片普遍的低功率规格，该热管理方案可能需要高成本来制作能像换热器一样的换热效果的大功率热电片制冷片装置，以及密封处理。

例如何晋康在“电动汽车电池预热及车内取暖器”专利中(专利号202220708280.1)提出了利用燃油取暖器加热电动汽车车厢和电池组的方法。三通阀经过温度传感器检测动力电池和车厢的温度来控制燃油取暖器工作，三通阀另一端分别连接暖风管路和冷却回路来加热车厢和电池组。该方法利用外部热源燃油取暖器，实现车厢供暖来降低动力电池加热负荷，延续电动汽车续航里程。该方案使用复合能源对车厢供暖，燃油取暖器的引入会降低电动汽车的能量密度并增加装置的复杂性。取暖器的尾气温度可能对油箱内燃油存在一定的危险性，需要详细考虑此部分的换热方案。